El Villa perdió la oportunidad de acabar entre los cinco primeros por diferencia de goles con el Newcastle y tendrá que conformarse con una plaza en la menos lucrativa Europa League.
Los visitantes sufrieron la expulsión de su guardameta Emi Martínez antes del descanso y se enfurecieron por la decisión de anular un gol de Morgan Rogers cuando el marcador seguía empatado a cero.
El árbitro Thomas Bramall pitó falta sobre el guardameta del United Altay Bayindir antes de que Rogers introdujera el balón en la red, por lo que el VAR no pudo revisar la decisión.
Para colmo de males, el United marcó por mediación de Amad Diallo y Christian Eriksen de penalti, lo que les privó del punto que necesitaban.
Incomprensible para los de Birmingham
"La decisión es increíble", dijo el capitán del Villa, John McGinn.
"Pitar en ese momento es difícil de asimilar. Todo lo que necesitas es un punto para meterte en la Liga de Campeones".
El director de operaciones futbolísticas del Villa, Damian Vidagany, dijo a los periodistas que el club se quejará a la Premier League por la decisión de designar a Bramall en lugar de a un árbitro con más experiencia.