8 đội thắng ở vòng play-off là Atletico, Bodo/Glimt, Leverkusen, Newcastle, Atalanta, Galatasaray, PSG và Real góp mặt ở vòng 16 đội mạnh nhất, cùng 8 đội hay nhất vòng bảng.
8 đội có kết quả tốt nhất vòng bảng được chia thành 4 cặp hạt giống, gồm Arsenal/Bayern (xếp thứ 1 và 2 vòng bảng), Liverpool/Tottenham (3 và 4), Barca/Chelsea (5 và 6), Sporting/Man City (7 và 8). Các CLB trong mỗi cặp hạt giống sẽ được bốc vào một trong hai vị trí ở vòng 1/8 để đối đầu với các đội thắng ở vòng play-off.
Dựa trên thứ bậc ở vòng bảng và kết quả vòng play-off, Real hoặc Bodo/Glimt sẽ gặp Man City hoặc Sporting ở vòng 1/8, tương tự PSG/Newcastle đối đầu Barca/Chelsea, Atletico/Galatasaray - Liverpool/Tottenham, Atalanta/Leverkusen - Arsenal/Bayern.
Các đội vượt qua vòng 1/8 sẽ đi tiếp theo nhánh đã được xác định cho đến trận chung kết, như ảnh trên. Tương tự các vòng trước, đội nằm ở dòng dưới trong mỗi cặp đấu sẽ chơi trận lượt về trên sân nhà. Đội thắng ở bán kết thuộc nhánh bạc của sơ đồ sẽ được chỉ định là đội chủ nhà danh nghĩa trong trận chung kết.
Tương tự vòng play-off, lễ bốc thăm không có ràng buộc về địa lý. Các đội cùng quốc gia, nếu được bốc ghép cặp với nhau, vẫn đối đầu bình thường. Theo thể thức mới, UEFA để điều này diễn ra ở tất cả các vòng loại trực tiếp, để tránh tình trạng quá tải khi ngày càng có nhiều đội cùng quốc gia tiến sâu và tổng số CLB còn lại giảm dần.
Trong 16 đội ở lại giải, có tới 6 đội đến từ Anh, ba đội Tây Ban Nha, hai đội Đức. Các đội còn lại đến từ Italy, Pháp, Bồ Đào Nha, Thổ Nhĩ Kỳ và Na Uy. Các cặp đấu duyên nợ có thể xảy ra ở vòng 1/8 là PSG - Barca, PSG - Chelsea hay Real - Man City.
Đây sẽ là lễ bốc thăm cuối cùng của Champions League mùa này. Các trận lượt đi vòng 1/8 sẽ diễn ra vào ngày 10 và 11/3; lượt về vào ngày 17 và 18/3. Tứ kết diễn ra hai lượt vào các ngày 7-8/4 và 14-15/4. Vòng bán kết diễn ra vào các ngày 28-29/4 và 5-6/5. Trận chung kết được tổ chức tại Budapest, trên sân Puskas Arena, vào ngày 30/5.
