Avgjørelsen falt da det var spilt 83 minutter på Old Trafford.
Mata sendte et frispark i vakker bue over Heurelho Gomes, og med det ble han matchvinner mot et meget velspillende Watford.
Bortelaget skapte stort sett alt av farligheter i onsdagens kamp, og ble sannsynligvis snytt for straffe noen minutter før Uniteds vinnermål.
Eks-Lyn-spiller Odion Ighalo brente flere store sjanser, og unnlot også ved et par anledninger å sentre til bedre plasserte lagkamerater.
United hadde egentlig ingen store målsjanser, men klarte likevel å få med seg poengene.
Mer om runden:
Liverpool fikk sin revansj: Knuste City på hjemmebane
Tottenham rotet bort muligheten til å overta tabelltoppen
Burde scoret før pause
Blant United-fansen var det fornyet optimisme etter den overbevisende seieren mot Arsenal, men i første omgang var United tilbake der de ofte har vært under Louis van Gaal. Feilpasninger, labert tempo og liten samhandling preget de første 45 minuttene, og i tillegg var de rødkledde heldige med at det sto 0-0 til pause.
Watford skapte flere store sjanser, og hadde Ighalo vært skarpere i avslutningene kunne bortelaget scoret både to og tre ganger.
Uniteds beste mulighet kom da Morgan Schneiderlin traff godt på en hel volley fra distanse, men ballen føk like utenfor stolpen.
Annen omgang begynte som den første sluttet, men etter noen minutter kom United bedre med.
Bortelaget hadde mer enn nok med å forsvare seg, men United klarte ikke å spille seg til de helt store sjansene.
Snytt for straffe?
Etter å ha ridd av stormen kom Watford bedre med, og skulle sannsynligvis hatt straffe da Sebastian Prödl headet utenfor fra kloss hold.
Reprisen viste at han ble holdt på vei mot ballen, og hjemmelaget var heldig som slapp unna.
Den avgjørelsen fikk stor betydning for kampen, for ikke lenge etter fikk United frispark i farlig posisjon. Det skrudde Mata vakkert i mål fra rundt 20 meter, en svært ufortjent scoring sjanser tatt i betraktning.
Men fotball er som kjent ofte urettferdig, og til tross for Watford-press mot slutten klarte United å holde unna.
Dermed er United nummer fem, à poeng med et formsvakt City. De har riktignok med én kamp mer spilt enn byrivalen.
Watford er på sin side nummer 12 med 37 poeng, og har god margin ned til bunnstriden. (©NTB)
Tettey frykter sesongen er over
Leicester snublet på hjemmebane: - Vi burdet vunnet