Le jeune homme de 18 ans a été contraint de sortir après 16 minutes à Stamford Bridge et était visiblement bouleversé à la mi-temps.
L'entraîneur principal Liam Rosenior a déclaré : "Il était dévasté. Il pleurait à la mi-temps. Je suis vraiment dévasté pour lui."
Des examens ont confirmé l'étendue de la blessure, qui est pire que ce qui était initialement craint. Une déchirure de grade quatre est la classification la plus sévère et nécessite généralement plusieurs semaines de réhabilitation.
Le premier match de groupe du Brésil à la Coupe du Monde contre le Maroc est le 13 juin, laissant peu de temps pour récupérer.
Des sources proches d'Estevão ont déclaré BBC Sport qu'il sera apte à participer au tournoi.
Cependant, ESPN Brésil rapporte qu'il y a un débat actif au sein de la Confédération brésilienne de football sur la question de l'inclure dans l'équipe nommée le 18 mai dans l'espoir qu'il soit disponible pour les phases à élimination directe.
L'entraîneur principal Carlo Ancelotti avait précédemment déclaré sans hésitation qu'Estevão ferait partie de ses plans pour la Coupe du Monde.
C'est le troisième problème musculaire ou de ischio-jambiers dont souffre le teenager depuis décembre.
Il a fait 36 apparitions pour Chelsea cette saison, marquant huit buts et fournissant trois passes décisives -- une charge de travail qui a soulevé des questions sur combien son corps a été sollicité lors de sa première année de football européen.