Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Den Abbey Stadium levererade ett dundrande rytande som domare Chris Foy lät sin sista visselpipa för att bekräfta Cambridge - ligger 12: e i sin division och 76 platser under deras Premier League motståndare i fotboll pyramiden - hade säkrat en pengar-spinning replay på Old Trafford.
Och även om United hade de bättre chanserna, med Cambridgekeeper Chris Dunn spara briljant från Radamel Falcao och Angel Di Maria och ersätta Robin van Persie utanför målet - ingen kunde missunna dem en andra spricka på Louis van Gaal sida.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Cambridge har nästan återuppbyggts som en klubb, återvänder till Football League denna säsong efter en nio-års frånvaro, och denna föreställning var ett vittnesbörd om allt det arbete som de mer än matchade Red Devils tills trötta ben oundvikligen tog sin tribut sent på.
Och nu kommer den processen att fortsätta i "The Theatre of Dreams" när de överlevde mötet med en besökande sida utan gnistan av kapten Wayne Rooney, och misslyckas med att skapa några allvarliga öppningar fram till andra halvan.
Van Gaal, vars sida kämpade trodde att ett tredje runda möte med Yeovil Town, kommer att ha varit bittert besviken på hans lags bristlustre display - även om de fortfarande är överväldigande favoriter för att nå den femte omgången.
Enade, som vilade Rooney och Juan Mata, saknade kreativitet under de första 45 minuterna då de var mer än matchade av Richard Moneys underhundar.
Pengar gjorde ingen hemlighet av hans plan att unsettle Premier League sidan, med sju spelare trängs in i sex-yard området i ett försök att göra livet svårt för målvakten David de Gea med ren vikt av siffror.
Och med Phil Jones en symbol för den osäkerheten, fungerade det uppenbara tricket nästan på en halvtimme.
Manchester United misslyckades med att rensa ett hörn och bollen smugglades bort från linjen innan en rubrik från Cambridge försvarare Josh Coulson landade på taket av nätet.
Falcaos kamp för mål har stått i centrum för mycket uppmärksamhet, men det var svårt att inte sympatisera med colombianerna när han kämpade inför dålig service, som även när den kom var nästan alltid för fotgängare.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Han fick äntligen sin chans strax efter timmen, när Michael Carrick levererade en framåt pass av kvalitet. Falcao applicerade en kraftfull finish men ritade en lika stark enhands rädda från Dunn.
Van Gaal hade sett tillräckligt och gjort förändringar och skickat Van Persie och Ander Herrera efter James Wilson och den ineffektiva Marouane Fellaini.
Och Van Persie svarade nästan på samtalet direkt när han sprang vidare till Di Marias skarpsinniga passera på vinkeln men riktade sin första-gång ansträngning över toppen.
Cambridge hade gett så mycket att det var oundviklig trötthet skulle spela en roll i de avslutande minuterna - och så bevisade det - men målvakt Dunn var återigen hjälten, slå klart och tydligt innan återhämta sig för att blockera Di Marias målbundna insats, omgiven av spelare i området,
Det var sista stunden av oro - lämnar Cambridge fans att fira vilt och njuta av utsikten till en resa till Old Trafford.
Cambridge chefen Richard Money:
"Vi har sagt i omklädningsrummet att du ska till Old Trafford. Vem bryr sig om vad som händer? Gå bara och njut av det, blöt ner det. Vad som än händer, händer.
"(Det är) svårt att uttrycka i ord hur stolta vi är. När du kommer tillbaka i omklädningsrummet och återhämtar dig börjar du plötsligt tänka på vad det betyder för så många människor.
"Denna klubb har varit i doldrums i 10 år, ut ur Football League, och plötsligt här tar vi alla tillbaka till Old Trafford. Det är otroligt."
Matchen slutar, Cambridge United 0, Manchester United 0.
Andra halvlek, Cambridge United 0, Manchester United 0.
Foul av Falcao (Manchester United).
Josh Coulson (Cambridge United) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försöket räddades. Ángel Di María (Manchester United) vänster fotade skott från utsidan boxen sparas i mitten av målet.
Försök blockerat. Adnan Januzaj (Manchester United) höger fotade skott från vänster sida av lådan är blockerad. Hjälpt av Luke Shaw.
Foul av Michael Carrick (Manchester United).
Cameron McGeehan (Cambridge United) vinner en frispark i anfallshalvan.
Försök missade. Falcao (Manchester United) huvud från mitten av rutan är nära, men missar det övre högra hörnet. Hjälpt av Ángel Di María med ett kors.
Substitution, Manchester United. Luke Shaw ersätter Daley Blind.
Foul av Adnan Januzaj (Manchester United).
Tom Champion (Cambridge United) vinner en frispark på högerkanten.
Hörnet, Cambridge United. Förföljd av Phil Jones.
Foul av Robin van Persie (Manchester United).
Michael Nelson (Cambridge United) vinner en frispark i defensiva halvan.
Hörnet, Manchester United. Förföljd av Michael Nelson.
Substitution, Cambridge United. Luke Chadwick ersätter Liam Hughes.
Farligt spel av Ángel Di María (Manchester United).
Tom Champion (Cambridge United) vinner en frispark i defensiva halvan.
Hörnet, Manchester United. Förföljd av Greg Taylor.
Försök missade. Robin van Persie (Manchester United) vänster fotade skott från vänster sida av sex yard box är för hög. Hjälpt av Ángel Di María med en genomgångsboll.
Försök missade. Phil Jones (Manchester United) höger fotade skott utanför lådan missar till höger. Hjälpt av Ander Herrera.
Cameron McGeehan (Cambridge United) visas det gula kortet för en dålig foul.
Ángel Di María (Manchester United) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Cameron McGeehan (Cambridge United).
Substitution, Manchester United. Ander Herrera ersätter Marouane Fellaini.
Substitution, Manchester United. Robin van Persie ersätter James Wilson.
Offside, Manchester United. Daley Blind försöker en genom boll, men Falcao fångas offside.
James Wilson (Manchester United) visas det gula kortet för en dålig foul.
Foul av James Wilson (Manchester United).
Tom Elliott (Cambridge United) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försök blockerat. Adnan Januzaj (Manchester United) vänster fotade skott utanför lådan är blockerad. Hjälpt av Ángel Di María.
Hörnet, Manchester United. Förföljd av Chris Dunn.
Försöket räddades. Falcao (Manchester United) höger fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Michael Carrick med en genomboll.
Adnan Januzaj (Manchester United) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Liam Hughes (Cambridge United).
Hörnet, Manchester United. Förföljd av Richard Tait.
Substitution, Cambridge United. Harrison Dunk ersätter Sullay Kaikai.
Offside, Cambridge United. Cameron McGeehan försöker en genom boll, men Michael Nelson fångas offside.
Foul av Marcos Rojo (Manchester United).
League Two side Cambridge United trotsade oddsen för att hålla Manchester United och tjäna en välförtjänt FA Cup fjärde omgången replay.