Paul Scholes laget 1-0 og var sentral i de to neste målene.
Hjemmelaget åpnet som vanlig sterkt på Elland Road, men det var ligamestrene som fikk det til å gnistre mest av angrepsspillet.
Med toppscorer van Nistelrooy på benken, bød Ole Gunnar Solskjær, Ryan Giggs og Paul Scholes på tidvis utsøkte pasningskombinasjoner og gikk til pause med ledelse 3-1.
Solskjær hadde da satt inn sitt 14. og 15. ligamål for sesongen. Etter pause økte Ryan Giggs til 4-1 på innlegg fra David Beckham, som hadde ført ballen fra egen halvdel.
Leeds så ut til å bryte fullstendig sammen.
Frisparkspesialist Ian Harte scoret fra over 20 meter.
Kom tilbake
Hjemmelaget tok seg imidlertid sammen og reduserte til 2-4 på et frispark Ian Harte satte utenfor Fabien Barthez' rekkevidde.
- På 4-1 burde kampen vært avgjort, men Leeds var fantastisk gode de siste 20 minuttene, sa Man U-manager Alex Ferguson etter kampen.
Spenningen steg etter Hartes scoring, og Leeds-fansen greide omsider å overdøve bortefansen på tribunene da Lee Bowyer headet inn 4-3 og gav Leeds nytt håp.
Det ble med håpet. Manchester United vant og kunne igjen klatre til topps på tabellen. Liverpool og Arsenal på plassene bak har færre kamper spilt.
Leeds på femteplass er nå for alvor hektet av i kampen om en mesterligaplass.
Kampfakta
Leeds - Manchester U. 3-4 (1-3)
L: Viduka (20), Harte (62), Bowyer (80)
M: Scholes (9), Solskjær (37, 39), Giggs (55)
T: 40.058.
Ole Gunnar Solskjær spilte 86 minutter mens Ronny Johnsen spilte hele kampen for Manchester United. Eirik Bakke spilte de siste 30 minuttene som innbytter for Leeds.