Il diciottenne è stato costretto a uscire dopo 16 minuti a Stamford Bridge ed era visibilmente sconvolto all'intervallo.
L'allenatore Liam Rosenior ha detto: "Era devastato. Stava piangendo all'intervallo. Sono davvero devastato per lui."
Le scansioni hanno confermato l'entità dell'infortunio, che è peggiore di quanto inizialmente temuto. Una distorsione di grado quattro è la classificazione più grave e richiede tipicamente diverse settimane di riabilitazione.
La partita di apertura del Brasile nella fase a gironi della Coppa del Mondo contro il Marocco è il 13 giugno, lasciando poco tempo per il recupero.
Fonti vicine a Estevão hanno detto BBC Sport che sarà in forma per partecipare al torneo.
Tuttavia, ESPN Brasile riporta che c'è un dibattito attivo all'interno della Confederazione Brasiliana di Calcio su se includerlo nella rosa nominata il 18 maggio nella speranza che possa essere disponibile per le fasi a eliminazione diretta.
L'allenatore Carlo Ancelotti aveva precedentemente detto senza esitazione che Estevão sarebbe stato parte dei suoi piani per la Coppa del Mondo.
Questo è il terzo problema muscolare o agli hamstring che il teenager ha subito da dicembre.
Ha collezionato 36 presenze con il Chelsea in questa stagione, segnando otto gol e fornendo tre assist -- un carico di lavoro che ha sollevato interrogativi su quanto il suo corpo sia stato messo alla prova nel suo primo anno di calcio europeo.