北京時間10月1日晚23點，2020-21賽季歐冠小組賽抽籤儀式舉行。經過抽籤，8個小組的分組情況全部出爐，巴薩、尤文同在G組，梅西和C羅將迎來歐冠賽場的第六次對決，也是兩人的首次小組賽碰面。巴黎、曼聯和萊比錫造死亡H組。拜仁、馬競同在A組，皇馬、國米同在B組。
德羅巴和馬盧達兩名切爾西名宿擔任了本次抽籤的嘉賓。抽籤之前，德羅巴獲得了「2020歐足聯主席獎」。對此，德羅巴也表示，「球員需要具有社會責任感，社區成就了足球，足球也要反哺社區。」
2020-21賽季歐冠32強球隊共分為4個檔。一檔球隊分別是：拜仁、塞維亞、皇馬、利物浦、尤文、巴黎、澤尼特、波爾圖；二檔球隊是巴薩、馬競、曼城、曼聯、礦工、多特、切爾西、阿賈克斯；三檔球隊有基輔迪納摩、薩爾茨堡紅牛、萊比錫紅牛、國際米蘭、奧林匹亞科斯、拉齊奧、克拉斯諾達爾、亞特蘭大；四檔球隊：莫斯科火車頭、馬賽、布魯日、門興、伊斯坦堡、中日德蘭、雷恩、費倫茨瓦羅斯。
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最終2020-2021賽季歐冠小組賽分組如下：
A組：拜仁慕尼黑（德國）、馬德裡競技（西班牙）、薩爾茨堡（奧地利）、莫斯科火車頭（俄羅斯）
B組：皇家馬德裡（西班牙）、頓涅茨克礦工（烏克蘭）、國際米蘭（義大利）、門興格拉德巴赫（德國）
C組：波爾圖（葡萄牙）、曼城（英格蘭）、奧林匹亞科斯（希臘）、馬賽（法國）
D組：利物浦（英格蘭）、阿賈克斯（荷蘭）、亞特蘭大（義大利）、中日德蘭（丹麥）
E組：塞維亞（西班牙）、切爾西（英格蘭）、克拉斯諾達爾（俄羅斯）、雷恩（法國）
F組：聖彼得堡澤尼特（俄羅斯）、多特蒙德（德國）、拉齊奧（義大利）、布魯日（比利時）
G組：尤文圖斯（義大利）、巴塞隆納（西班牙）、基輔迪納摩（烏克蘭）、費倫茨瓦羅斯（匈牙利）
H組：巴黎聖日耳曼（法國）、曼聯（英格蘭）、萊比錫RB（德國）、伊斯坦堡（土耳其）
抽籤儀式在歐足聯官員馬爾凱蒂主持下進行。兩位曾經的切爾西球員德羅巴和馬盧達作為抽籤嘉賓進行了抽籤。按照歐足聯的抽籤規則，衛冕冠軍拜仁慕尼黑和歐聯冠軍塞維亞，以及歐洲歐戰積分排名前七名的聯賽冠軍（拜仁作為衛冕冠軍兼德甲冠軍空出的名額順延）皇馬、利物浦、尤文、巴黎、澤尼特和波爾圖作為第一檔球隊在8個小組中作為種子球隊，其餘24支球隊按照各自歐戰積分順延，8隊一檔。每個小組四檔球隊各有一支，但同足協麾下球隊迴避，由於政治原因（比如烏克蘭和俄羅斯）部分球隊也不會同組。為了分開比賽日滿足電視轉播的需要，歐足聯還把11對球隊分開（比如皇馬巴薩、利物浦曼聯、拜仁多特不會同天），以保證抽籤時落到不同的兩個半區（A、B、C、D組一個半區，E、F、G、H組一個半區）。
新賽季歐冠小組賽將在當地時間10月20日、21日進行第一輪較量，10月27日、28日進行第二輪角逐，11月3日、4日踢第三輪，11月24日、25日第四輪，12月1日、2日第五輪，12月8日、9日進行最後一輪的比賽，屆時最終進入淘汰賽的16支球隊將確定。新賽季的歐冠決賽將在當地時間2021年5月29日晚在土耳其的伊斯坦堡進行。