De 18-jarige werd na 16 minuten van het veld gehaald bij Stamford Bridge en was zichtbaar van streek tijdens de rust.
Hoofdcoach Liam Rosenior zei: "Hij was verwoest. Hij huilde tijdens de rust. Ik ben echt verwoest voor hem."
Scans bevestigden de ernst van de blessure, die erger is dan aanvankelijk gevreesd. Een graad vier verrekking is de meest ernstige classificatie en vereist doorgaans enkele weken revalidatie.
Brazilië's openingswedstrijd in de groepsfase van het Wereldkampioenschap tegen Marokko is op 13 juni, wat beperkte tijd voor herstel laat.
Bronnen dicht bij Estevão vertelden BBC Sport dat hij fit zal zijn om deel te nemen aan het toernooi.
Echter, ESPN Brazilië meldt dat er actieve discussies binnen de Braziliaanse Voetbalfederatie zijn over de vraag of hij moet worden opgenomen in de selectie die op 18 mei wordt bekendgemaakt in de hoop dat hij beschikbaar zou zijn voor de knock-outfase.
Hoofdcoach Carlo Ancelotti had eerder zonder aarzeling gezegd dat Estevão deel zou uitmaken van zijn plannen voor het Wereldkampioenschap.
Dit is het derde spier- of hamstringprobleem dat de tiener heeft gehad sinds december.
Hij heeft dit seizoen 36 wedstrijden gespeeld voor Chelsea, acht doelpunten gescoord en drie assists gegeven -- een werklast die vragen oproept over hoeveel zijn lichaam is gevraagd te doen in zijn eerste jaar van Europees voetbal.