Babak gugur Liga Champions UEFA 2015–2016 dimulai pada 16 Februari 2014 hingga diakhiri dengan final pada 28 Mei 2016 di San Siro, Milan, Italia, untuk menentukan juara Liga Champions UEFA 2015–2016. Sebanyak 16 tim bertanding di fase gugur.^[1]

Waktunya adalah CET/CEST,^{[N 1]} seperti yang tercantum oleh UEFA (waktu setempat ada dalam tanda kurung).

Semua pengundian diadakan di markas besar UEFA di Nyon, Swiss.^[2][3][4]

Babak	Tanggal dan waktu undian	Leg pertama	Leg kedua
Babak 16 besar	14 Desember 2015, 12:00[5]	16–17 & 23–24 Februari 2016	8–9 & 15–16 Maret 2016
Perempat final	18 Maret 2016, 12:00[6]	5–6 April 2016	12–13 April 2016
Semifinal	15 April 2016, 11:30[7]	26–27 April 2016	3–4 Mei 2016
Final		28 Mei 2016 di San Siro, Milan

Babak gugur diikuti oleh enam belas klub yang lolos dari babak grup.^[1]

Selain pertadingan final, setiap babak memainkan sepasang pertandingan kandang-tandang. Hasil dari kedua pertandingan akan dijumlah kan untuk menentukan hasilnya. Jika terjadi hasil imbang, maka pemenang ditentukan dengan peraturan gol tandang, yakni klub yang mampu mencetak gol lebih banyak saat bermain di kandang lawan menjadi pemenangnya. Jika masih imbang, maka pertandingan kedua dilanjutkan dengan perpanjangan waktu, dalam dua babak masing-masing 15 menit. Jika kedua klub mencetak gol pada masa perpanjangan waktu sehingga hasilnya imbang, maka klub tandanglah yang menjadi pemenang. Jika tidak terjadi gol maka pemenang ditentukan dengan adu penalti.

Pada pertandingan final hanya akan melakukan satu pertandingan di tempat yang telah ditentukan sebelumnya, untuk final kali ini akan diselenggarakan di Stadion Wembley di London, Inggris. Jika skor imbang maka dilanjutkan dengan perpanjangan waktu, dan adu penalti jika masih imbang.

Pengundian babak gugur dilakukan dengan mekanisme berikut:

• Untuk pengundian babak 16 besar, delapan juara grup menjadi unggulan sedangkan runner up grup maenjadi non-unggulan. Setiap klub unggulan akan bertanding melawan non-unggulan, dengan tim unggulan akan menjalani pertandingan kandang pada pertandingan kedua. Klub-klub dari grup yang sama atau asosiasi negara yang sama tidak akan dipertemukan.
• Untuk pengundian babak perempat final dan seterusnya, tidak diberlakukan status unggulan dan non-unggulan dan klub-klub dari grup yang sama atau asosiasi negara yang sama dapat dipertemukan.

Grup	Juara (Unggulan di undian babak 16 besar)	Runner-up (Non Unggulan di undian babak 16 besar)
A	Real Madrid	Paris Saint-Germain
B	VfL Wolfsburg	PSV Eindhoven
C	Atlético Madrid	Benfica
D	Manchester City	Juventus
E	Barcelona	Roma
F	Bayern Munich	Arsenal
G	Chelsea	Dynamo Kyiv
H	Zenit Saint Petersburg	Gent

	Babak 16 besar							Perempat final							Semifinal							Final
	Paris Saint-Germain		2	2	4
	Chelsea		1	1	2
								Paris Saint-Germain		2	0	2
								Manchester City		2	1	3
	Dynamo Kyiv		1	0	1
	Manchester City		3	0	3
															Manchester City		0	0	0
															Real Madrid		0	1	1
	Gent		2	0	2
	VfL Wolfsburg		3	1	4
								VfL Wolfsburg		2	0	2
								Real Madrid		0	3	3
	Roma		0	0	0
	Real Madrid		2	2	4
																						Real Madrid (p)		1(5)
																						Atlético Madrid		1(3)
	Arsenal		0	1	1
	Barcelona		2	3	5
								Barcelona		2	0	2
								Atlético Madrid		1	2	3
	PSV Eindhoven		0	0	0(7)
	Atlético Madrid (p)		0	0	0(8)
															Atlético Madrid (a)		1	1	2
															Bayern Munich		0	2	2
	Juventus		2	2	4
	Bayern Munich (pw)		2	4	6
								Bayern Munich		1	2	3
								Benfica		0	2	2
	Benfica		1	2	3
	Zenit Saint Petersburg		0	1	1

Pengundian diadakan pada 14 Desember 2015. Pertandingan pertama dimainkan pada tanggal 16, 17, 23 dan 24 Februari, dan pertandingan kedua dimainkan pada 8, 9, 15 dan 16 Maret 2016.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Gent	2–4	VfL Wolfsburg	2–3	0–1
Roma	0–4	Real Madrid	0–2	0–2
Paris Saint-Germain	4–2	Chelsea	2–1	2–1
Arsenal	1–5	Barcelona	0–2	1–3
Juventus	4–6	Bayern Munich	2–2	2–4 (p.w.)
PSV Eindhoven	0–0 (7–8 p)	Atlético Madrid	0–0	0–0 (p.w.)
Benfica	3–1	Zenit Saint Petersburg	1–0	2–1
Dynamo Kyiv	1–3	Manchester City	1–3	0–0

VfL Wolfsburg menang agregat 4–2.

---

Real Madrid menang agregat 4–0.

---

Paris Saint-Germain menang agregat 4–2.

---

Barcelona menang agregat 5–1.

---

Bayern Munich menang agregat 6–4.

---

Agregat 0–0. Atlético Madrid menang adu penalti 8–7.

---

Benfica menang agregat 3–1.

---

Manchester City menang agregat 3–1.

Pengundian diadakan pada tanggal 18 Maret 2016. Pertandingan pertama dimainkan pada tanggal 5 dan 6 April, dan pertandingan kedua dimainkan pada 12 dan 13 April 2016.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
VfL Wolfsburg	2–3	Real Madrid	2–0	0–3
Bayern Munich	3–2	Benfica	1–0	2–2
Barcelona	2–3	Atlético Madrid	2–1	0–2
Paris Saint-Germain	2–3	Manchester City	2–2	0–1

Real Madrid menang agregat 3–2.

---

Bayern Munich menang agregat 3–2.

---

Atlético Madrid menang agregat 3–2.

---

Manchester City menang agregat 3–2.

Pengundian diadakan pada tanggal 15 April 2016. Pertandingan pertama dimainkan pada 26 dan 27 April, dan pertandingan kedua dimainkan pada 3 dan 4 Mei 2016.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Manchester City	0–1	Real Madrid	0–0	0–1
Atlético Madrid	2–2 (a)	Bayern Munich	1–0	1–2

Real Madrid menang agregat 1–0.

---

Agregat 2–2. Atlético Madrid menang gol tandang.

Final dimainkan pada 28 Mei 2016 di San Siro, Milan, Italia.

• Liga Champions UEFA 2015–2016