Babak gugur Liga Champions UEFA 2003–2004 berlangsung dari 24 Februari 2004 hingga final di Arena AufSchalke di Gelsenkirchen, Jerman pada 26 Mei 2004. Babak sistem gugur melibatkan 16 tim yang finis di dua teratas di masing-masing grup mereka di babak grup.

Waktunya adalah CET/CEST,^{[N 1]} sesuai daftar UEFA (waktu setempat adalah dalam kurung).

Setiap pertandingan di babak gugur, selain final, dimainkan dalam dua leg, dengan masing-masing tim memainkan satu leg di kandang. Tim yang memiliki skor agregat lebih tinggi pada kedua leg maju ke babak berikutnya. Jika skor agregat mencapai tingkat akhir, tim yang mencetak lebih banyak gol tandang dalam dua leg maju. Jika gol tandang juga sama, perpanjangan waktu gol perak akan diterapkan selama 30 menit, di mana tim yang memimpin permainan pada jeda paruh waktu pada perpanjangan waktu akan dinyatakan sebagai pemenang. Jika skor masih imbang setelah 15 menit awal perpanjangan waktu, permainan akan berlanjut selama 15 menit berikutnya. Aturan gol tandang kembali diterapkan setelah perpanjangan waktu. Jika terjadi gol pada perpanjangan waktu dan skor agregat masih imbang, tim tamu lolos berdasarkan lebih banyak gol tandang yang dicetak. Jika tidak ada gol yang dicetak selama perpanjangan waktu, hasil imbang ditentukan melalui adu penalti.

Mekanisme pengundian setiap babaknya adalah sebagai berikut:

• Dalam pengundian babak 16 besar, dimainkan pertandingan antara pemenang satu grup dan runner-up grup berbeda, dengan pemenang grup menjadi tuan rumah leg kedua. Tim dari negara atau grup yang sama tidak boleh bermain imbang satu sama lain.
• Pada pengundian perempat final dan seterusnya, pembatasan ini tidak berlaku, dan tim dari grup atau asosiasi yang sama dapat diundi.

Di final, pertandingan dimainkan hanya dalam satu leg di tempat netral. Jika skor imbang pada akhir waktu normal di final, kemudian 30 menit gol perak perpanjangan waktu diterapkan, di mana tim yang memimpin permainan pada jeda paruh waktu selama periode perpanjangan waktu akan dinyatakan sebagai pemenang. Jika skor masih imbang setelah 15 menit awal perpanjangan waktu, permainan akan dilanjutkan selama 15 menit berikutnya. Jika tim masih seri, hasil seri ditentukan oleh adu penalti.

Kunci warna
Unggulan dalam undian babak 16 besar
Non Unggulan dalam undian babak 16 besar

Grup	Pemenang	Juara kedua
A	Lyon	Bayern Munich
B	Arsenal	Lokomotiv Moscow
C	Monaco	Deportivo La Coruña
D	Juventus	Real Sociedad
E	Manchester United	VfB Stuttgart
F	Real Madrid	Porto
G	Chelsea	Sparta Prague
H	Milan	Celta Vigo

	Babak 16 besar						Perempat final						Semifinal						Final
	Bayern Munich	1	0	1
	Real Madrid	1	1	2
							Real Madrid	4	1	5
							Monaco (a)	2	3	5
	Lokomotiv Moscow	2	0	2
	Monaco (a)	1	1	2
													Monaco	3	2	5
													Chelsea	1	2	3
	VfB Stuttgart	0	0	0
	Chelsea	1	0	1
							Chelsea	1	2	3
							Arsenal	1	1	2
	Celta Vigo	2	0	2
	Arsenal	3	2	5
																			Monaco	0
																			Porto	3
	Porto	2	1	3
	Manchester United	1	1	2
							Porto	2	2	4
							Lyon	0	2	2
	Real Sociedad	0	0	0
	Lyon	1	1	2
													Porto	0	1	1
													Deportivo La Coruña	0	0	0
	Sparta Prague	0	1	1
	Milan	0	4	4
							Milan	4	0	4
							Deportivo La Coruña	1	4	5
	Deportivo La Coruña	1	1	2
	Juventus	0	0	0

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Bayern Munich	1–2	Real Madrid	1–1	0–1
Celta Vigo	2–5	Arsenal	2–3	0–2
Deportivo La Coruña	2–0	Juventus	1–0	1–0
Lokomotiv Moscow	2–2 (a)	Monaco	2–1	0–1
Porto	3–2	Manchester United	2–1	1–1
Real Sociedad	0–2	Lyon	0–1	0–1
Sparta Prague	1–4	Milan	0–0	1–4
VfB Stuttgart	0–1	Chelsea	0–1	0–0

---

---

---

---

---

---

---

Chelsea menang agregat 1–0.

---

Deportivo La Coruña menang agregat 2–0.

---

Lyon menang agregat 2–0.

---

Porto menang agregat 3–2.

---

Arsenal menang agregat 5–2.

---

Milan menang agregat 4–1.

---

Agregat 2–2; Monaco menang gol tandang.

---

Real Madrid menang agregat 2–1.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Chelsea	3–2	Arsenal	1–1	2–1
Milan	4–5	Deportivo La Coruña	4–1	0–4
Porto	4–2	Lyon	2–0	2–2
Real Madrid	5–5 (a)	Monaco	4–2	1–3

---

---

---

Agregat 5–5; Monaco menang gol tandang.

---

Chelsea menang agregat 3–2.

---

Deportivo La Coruña menang agregat 5–4.

---

Porto menang agregat 4–2.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Monaco	5–3	Chelsea	3–1	2–2
Porto	1–0	Deportivo La Coruña	0–0	1–0

---

Porto menang agregat 1–0.

---

Monaco menang agregat 5–3.

Sebagai pemenang kompetisi, Porto kemudian mewakili UEFA di Piala Interkontinental 2004.

• Musim 2003–2004 di situs web UEFA Diarsipkan 23 Januari 2010 di Wayback Machine.