12月18日，欧冠联赛16强分组抽签在瑞士尼翁进行。卫冕冠军曼城队抽到上签，他们的对手是哥本哈根。两支小组第2的强队大巴黎和国际米兰，分别抽到了皇家社会和马德里竞技队，皇马遭遇了莱比锡，巴萨将会面对那不勒斯。

小组赛阶段排名榜首的队伍为种子队，排名小组第2的队伍为非种子队，种子队和非种子队交叉抽签。欧冠16强抽签采用同协会、同小组回避原则，同一联赛的球队以及小组赛阶段有过交手的队伍，不会在16强比赛中相遇。

本赛季欧冠16强抽签8支种子队伍分别是拜仁、阿森纳、皇马、皇家社会、马德里竞技、多特蒙德、曼城以及巴萨，8支非种子队伍分别是哥本哈根、埃因霍温、那不勒斯、国际米兰、拉齐奥、大巴黎、莱比锡和波尔图队。

率先抽出的球队是波尔图队，他们的对手是英超球队阿森纳队。随后第二组对决被抽出，对阵双方是那不勒斯和巴塞罗那。最不好惹的小组第2大巴黎，抽到了西甲球队皇家社会。第四组被抽出的对决是国际米兰和马德里竞技。此后又先后抽出了埃因霍温VS多特蒙德、拉齐奥VS拜仁、哥本哈根VS曼城以及莱比锡VS皇马。

欧冠16强首回合比赛将会在2024年2月13/14/20/21日进行，次回合会在3月5/6/12/13日上演。首回合比赛种子队伍将会在客场作战，次回合种子队将会回到主场。

欧冠16强对阵：

波尔图VS阿森纳

那不勒斯VS巴塞罗那

巴黎圣日耳曼VS皇家社会

国际米兰VS马德里竞技

埃因霍温VS多特蒙德

拉齐奥VS拜仁慕尼黑

哥本哈根VS曼城

莱比锡VS皇家马德里