Pada babak gugur terdapat 16 tim yang terkualifikasi dari juara dan runner-up setiap grup dari delapan grup di babak sebelumnya.[1]
Setiap pasangan dalam babak gugur, kecuali untuk pertandingan final, akan memainkan dua pertandingan, dengan setiap tim akan memainkan satu pertandingan kandang. Tim yang memiliki agregat gol yang lebih baik dalam dua pertandingan tersebut akan melaju ke babak selanjutnya. Jika agregat gol sama, maka aturan gol tandang diberlakukan, dimana tim yang mencetak gol tandang lebih banyak yang menang. Jika aturan gol tandang masih memiliki nilai yang sama, maka dilanjutkan dengan perpanjangan waktu 2x15 menit. Aturan gol tandang juga berlaku pada babak perpanjangan waktu. Jika tidak ada gol yang tercipta selama perpanjangan waktu, maka dilanjutkan dengan adu penalti. Pada pertandingan final, hanya berlangsung satu pertandingan, jika skor imbang sampai waktu normal, babak perpanjangan waktu dimainkan, dilanjutkan dengan adu penalti jika skor masih imbang.
Berikut ini adalah format undian untuk setiap babaknya:
Pada undian 16 besar, delapan juara grup berada di pot unggulan, dan delapan runner-up grup berada di pot non-unggulan. Tim unggulan akan diundi dengan tim non-unggulan, dimana tim unggulan akan memainkan pertandingan kandang pada pertandingan kedua. Tim dari grup yang sama atau dari asosiasi yang sama tidak dapat dipasangkan pada babak ini.
Pada undian babak perempat final sampai final, tidak ada pot unggulan, dan tim dari grup yang sama atau dari asosiasi yang sama dapat dipasangkan.
Pada 17 Juli 2014, UEFA memutuskan bahwa tim dari Ukraina dan Rusia tidak dapat dipasangkan "hingga pemberitahuan selanjutnya" karena adanya perang politik antara kedua negara tersebut.[8]
Tim yang lolos
Grup
Juara (Unggulan pada undian babak 16 besar)
Runner-up (Non unggulan pada undian babak 16 besar)
Undian dilangsungkan pada tanggal 12 Desember 2016.[5] Pertandingan pertama dimainkan pada tanggal 14, 15, 21 dan 22 Februari, dan pertandingan kedua dimainkan pada tanggal 7, 8, 14 dan 15 Maret 2017.
Undian dilangsungkan pada tanggal 17 Maret 2017.[6] Leg pertama dimainkan pada 11 dan 12 April, dan leg kedua dimainkan pada tanggal 18 dan 19 April 2017.
