Vòng knockout bao gồm 16 đội lọt vào với tư cách là đội đứng nhất và nhì của mỗi bảng (8 bảng) của vòng bảng
Mỗi cặp đấu trong vòng knockout, ngoại trừ trận chung kết, được chơi theo thể thức hai lượt, với mỗi đội chơi 1 lượt trên sân nhà. Đội nào có tổng tỉ số cao hơn sau 2 lượt giành quyền vào vòng tiếp theo. Nếu tổng tỉ số sau 2 lượt bằng nhau, luật bàn thắng sân khách được áp dụng, nghĩa là đội ghi nhiều bàn thắng trên sân khách hơn đi tiếp. Nếu số bàn thắng trên sân khách bằng nhau, thì 30 phút hiệp phụ được diễn ra (mỗi hiệp 15 phút). Luật bàn thắng sân khách tiếp tục được áp dụng đến khi 2 hiệp phụ kết thúc, nghĩa là nếu có bàn thắng được ghi trong 2 hiệp phụ và tổng tỉ số vẫn hoà, thì đội đá sân khách được đi tiếp nhờ có số bàn thắng sân khách nhiều hơn. Nếu không có bàn thắng nào được ghi sau 2 hiệp phụ, thì trận đấu sẽ được định đoạt bằng loạt sút luân lưu. Trong trận chung kết (2 đội chơi 1 trận duy nhất), nếu tỉ số hoà sau 90 phút chính thức, 2 đội bước vào hiệp phụ, theo sau đó là loạt sút luân lưu nếu tỉ số vẫn hoà.[2]
Quy định bốc thăm cho mỗi vòng như sau:
Trong lễ bốc thăm vòng 16 đội, 8 đội đứng nhất mỗi bảng được xếp làm hạt giống, và 8 đội đứng nhì mỗi bảng không được xếp làm hạt giống. Các đội được xếp làm hạt giống sẽ đối đầu với các đội không được xếp làm hạt giống, với việc các đội hạt giống được chơi trên sân nhà ở lượt về. Các đội cùng bảng hoặc cùng liên đoàn không được đối đầu với nhau.
Kể từ lễ bốc thăm vòng tứ kết trở về sau, sẽ không có đội hạt giống nào, và các đội cùng bảng hoặc cùng liên đoàn có thể đối đầu với nhau.
Các đội vượt qua vòng bảng
Bảng
Đội đứng nhất (Xếp làm hạt giống ở lễ bốc thăm vòng 16 đội)
Đội đứng nhì (Không xếp làm hạt giống ở lễ bốc thăm vòng 16 đội)
Trận chung kết UEFA Champions League 2018 được tổ chức tại sân vận động NSC Olimpiyskiy ở Kiev vào ngày 26 tháng 5 năm 2018. Đội "nhà" cho trận chung kết (vì mục đích hành chính) được xác định bằng một lượt bốc thăm bổ sung diễn ra sau lễ bốc thăm vòng bán kết.[29]