Babak gugur Liga Champions UEFA 2010–2011 dimulai pada 15 Februari dan berakhir pada 28 Mei 2011 dengan final di Stadion Wembley di London, Inggris. Babak gugur melibatkan 16 tim yang finis di dua teratas di masing-masing grup mereka di babak grup.^[1]

Setiap seri dalam babak gugur, selain final, dimainkan dengan dua leg, dengan masing-masing tim bermain satu leg di kandang. Tim yang memiliki skor agregat lebih tinggi untuk kedua leg akan maju ke babak berikutnya. Jika skor agregat mencapai level akhir, aturan gol tandang diterapkan, yaitu tim yang mencetak lebih banyak gol tandang dalam dua pertandingan berjalan. Jika gol tandang juga sama, maka perpanjangan waktu 30 menit dimainkan, dibagi menjadi dua babak 15 menit. Aturan gol tandang kembali diterapkan setelah perpanjangan waktu, yaitu jika ada gol yang dicetak selama perpanjangan waktu dan skor agregat masih sama, tim tamu memenuhi syarat berdasarkan lebih banyak gol tandang yang dicetak. Jika tidak ada gol yang dicetak selama perpanjangan waktu, seri ditentukan melalui adu penalti. Di final, pertandingan dimainkan sebagai pertandingan tunggal. Jika skor sama pada akhir waktu normal di final, perpanjangan waktu dimainkan, diikuti oleh penalti jika skor tetap imbang.

Dalam undian untuk babak 16 besar, masing-masing dari delapan juara grup akan bermain melawan tim peringkat kedua, dengan juara grup menjadi tuan rumah di leg kedua. Tim dari grup yang sama atau asosiasi yang sama tidak diperbolehkan untuk melawan satu sama lain. Ada satu hasil imbang setelah babak 16 besar yang menentukan pasangan untuk semua babak berikutnya. Untuk undian ini, tidak ada unggulan, dan tim dari grup yang sama atau asosiasi yang sama dapat diundi satu sama lain.

Waktu dalam CET/CEST,^{[N 1]} seperti yang terdaftar oleh UEFA (waktu lokal ada dalam tanda kurung).

Semua pengundian dilaksanakan di kantor pusat UEFA di Nyon, Swiss.^[2]

Babak	Tanggal dan waktu	Leg 1	Leg 2
Babak 16 besar	17 Desember 2010 12:00 CET	15–16 & 22–23 Februari 2011	8–9 & 15–16 Maret 2011
Perempat final	18 Maret 2011 12:00 CET	5–6 April 2011	12–13 April 2011
Semifinal		26–27 April 2011	3–4 Mei 2011
Final		28 Mei 2011 di Stadion Wembley, London

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

Grup	Juara	Peringkat kedua
A	Tottenham Hotspur	Inter Milan
B	Schalke 04	Lyon
C	Manchester United	Valencia
D	Barcelona	Copenhagen
E	Bayern Munich	Roma
F	Chelsea	Marseille
G	Real Madrid	Milan
H	Shakhtar Donetsk	Arsenal

	Babak 16 besar						Perempat final						Semifinal						Final
	Lyon	1	0	1
	Real Madrid	1	3	4
							Real Madrid	4	1	5
							Tottenham Hotspur	0	0	0
	Milan	0	0	0
	Tottenham Hotspur	1	0	1
													Real Madrid	0	1	1
													Barcelona	2	1	3
	Arsenal	2	1	3
	Barcelona	1	3	4
							Barcelona	5	1	6
							Shakhtar Donetsk	1	0	1
	Roma	2	0	2
	Shakhtar Donetsk	3	3	6
																			Barcelona	3
																			Manchester United	1
	Inter Milan (a)	0	3	3
	Bayern Munich	1	2	3
							Inter Milan	2	1	3
							Schalke 04	5	2	7
	Valencia	1	1	2
	Schalke 04	1	3	4
													Schalke 04	0	1	1
													Manchester United	2	4	6
	Copenhagen	0	0	0
	Chelsea	2	0	2
							Chelsea	0	1	1
							Manchester United	1	2	3
	Marseille	0	1	1
	Manchester United	0	2	2

Pengundian babak 16 besar kompetisi diadakan pada tanggal 17 Desember 2010. Pertandingan pertama babak 16 besar dimainkan pada tanggal 15, 16, 22 dan 23 Februari, dan babak kedua pada tanggal 8, 9, 15 dan 16 Maret. 2011.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Roma	2–6	Shakhtar Donetsk	2–3	0–3
Milan	0–1	Tottenham Hotspur	0–1	0–0
Valencia	2–4	Schalke 04	1–1	1–3
Inter Milan	3–3 (a)	Bayern Munich	0–1	3–2
Lyon	1–4	Real Madrid	1–1	0–3
Arsenal	3–4	Barcelona	2–1	1–3
Marseille	1–2	Manchester United	0–0	1–2
Copenhagen	0–2	Chelsea	0–2	0–0

---

---

---

---

---

---

---

Shakhtar Donetsk menang agregat 6–2.

---

Barcelona menang agregat 4–3.

---

Tottenham Hotspur menang agregat 1–0.

---

Schalke 04 menang agregat 4–2.

---

Manchester United menang agregat 2–1.

---

Agregat 3–3; Inter Milan menang gol tandang.

---

Chelsea menang agregat 2–0.

---

Real Madrid menang agregat 4–1.

Pengundian untuk tiga putaran tersisa diadakan pada tanggal 18 Maret 2011 di markas UEFA di Nyon. Tidak ada unggulan dalam pengundian dan tim dari negara yang sama sekarang dapat dipasangkan bersama dalam permainan.

Leg pertama dari empat pertandingan perempat final dimainkan pada 5 dan 6 April, dan leg kedua dimainkan pada 12 dan 13 April 2011.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Real Madrid	5–0	Tottenham Hotspur	4–0	1–0
Chelsea	1–3	Manchester United	0–1	1–2
Barcelona	6–1	Shakhtar Donetsk	5–1	1–0
Inter Milan	3–7	Schalke 04	2–5	1–2

---

---

---

Barcelona menang agregat 6–1.

---

Manchester United menang agregat 3–1.

---

Schalke 04 menang agregat 7–3.

---

Real Madrid menang agregat 5–0.

Leg pertama dilaksanakan pada tanggal 26 dan 27 April, dan leg kedua dimainkan pada tanggal 3 dan 4 Mei 2011.

Tim 1	Agregat	Tim 2	Leg 1	Leg 2
Schalke 04	1–6	Manchester United	0–2	1–4
Real Madrid	1–3	Barcelona	0–2	1–1

---

Barcelona menang agregat 3–1.

---

Manchester United menang agregat 6–1.

Final Liga Champions UEFA 2011 dimainkan pada 28 Mei 2011 di Stadion Wembley di London, Inggris.

• Liga Champions 2010–2011, UEFA.com