12月14日晚上19点，按照北京时间，欧冠2020-2021赛季的16强淘汰赛抽签活动在瑞士尼翁的欧足联总部举办。瑞士足球名宿查普伊萨特作为特别来宾出席了这次仪式，他本人曾在1997年帮助多特蒙德队赢得过该项赛事的冠军。抽签结果显示，巴塞罗那队抽中了巴黎圣日耳曼队作为对手，而切尔西队则碰到了马德里竞技队。其他几支实力强劲的队伍，其对手相对来说都不是特别难缠。
本赛季欧冠小组赛的较量在上周中宣告结束，顶级球会之中只有曼联与国米未能出线，其余强队悉数晋级淘汰赛阶段。进入16强的球队构成颇为多元，德甲有4支队伍，西甲同样有4支队伍，意甲则有3支队伍，英超方面也有3支队伍，此外还有来自法甲的1支队伍以及非五大联赛的1支队伍。值得注意的是，西甲和德甲的四支参赛球队全部成功晋级下一轮。
参赛队伍具体安排如下：英超联赛有曼城队、利物浦队和切尔西队，西甲联赛有皇家马德里队、马德里竞技队、塞维利亚队和巴塞罗那队，意甲联赛有尤文图斯队、亚特兰大队和拉齐奥队，德甲联赛有拜仁慕尼黑队、多特蒙德队、门兴格拉德巴赫队和莱比锡队，法甲联赛有巴黎圣日耳曼队，葡超联赛有波尔图队，这个队伍不属于欧洲五大联赛。
本次抽签遵循同小组球队不得相遇的规则球迷网，同时要求同足协的队伍也避开彼此，小组积分最高的队伍自动成为种子队，随后与小组排名第二但非种子队的球队进行对决，8支通过小组赛晋级的队伍分别是拜仁慕尼黑、皇家马德里、曼城、利物浦、切尔西、多特蒙德、尤文图斯、巴黎圣日耳曼，而另外8支小组第二的队伍则包括马德里竞技、门兴格拉德巴赫、波尔图、亚特兰大、塞维利亚、拉齐奥、巴塞罗那、莱比锡红牛。
最终的16强抽签对阵结果如下：
门兴VS曼城
拉齐奥VS拜仁
马竞VS切尔西
莱比锡红牛VS利物浦
波尔图VS尤文图斯
巴塞罗那VS巴黎圣日耳曼
塞维利亚VS多特蒙德
亚特兰大VS皇马
