Główny artykuł: Liga Mistrzów UEFA (2012/2013).

W tej fazie do dalszych etapów turnieju przechodzą zwycięzcy poszczególnych dwumeczów.

    Drużyny rozstawione

    Drużyny nierozstawione

Grupa	Zwycięzcy grup	Drugie drużyny grup
A	Paris Saint-Germain	FC Porto
B	FC Schalke 04	Arsenal
C	Málaga CF	Milan
D	Borussia Dortmund	Real Madryt
E	Juventus	Szachtar Donieck
F	Bayern Monachium	Valencia CF
G	FC Barcelona	Celtic
H	Manchester United	Galatasaray SK

Zwycięzcy fazy grupowej Ligi Mistrzów zostali rozlosowani przeciwko zespołom, które zajęły 2. miejsca w fazie grupowej. Drużyny z tych samych federacji oraz grup nie mogą zostać zestawione w 1 parze.

Drużyna 1	Wynik dwumeczu	Drużyna 2	Pierwszy mecz	Drugi mecz
Galatasaray SK	4:3	FC Schalke 04	1:1	3:2
Celtic	0:5	Juventus	0:3	0:2
Arsenal	3:3 (br. wyj.)	Bayern Monachium	1:3	2:0
Szachtar Donieck	2:5	Borussia Dortmund	2:2	0:3
Milan	2:4	FC Barcelona	2:0	0:4
Real Madryt	3:2	Manchester United	1:1	2:1
Valencia CF	2:3	Paris Saint-Germain	1:2	1:1
FC Porto	1:2	Málaga CF	1:0	0:2
Po lewej gospodarz pierwszego meczu.

12 lutego 2013	Celtic	0:3[1]	Juventus
20:45 CET		(0:1)	3' Marchisio  77' Marchisio  83' Vučinić	Celtic Park, Glasgow Widzów: 57 917 Sędzia: Alberto Undiano Mallenco

12 lutego 2013	Valencia CF	1:2[2]	Paris Saint-Germain
20:45 CET	Rami  90'	(0:1)	10' Lavezzi  43' Pastore	Estadio Mestalla, Walencja Widzów: 36 000 Sędzia: Paolo Tagliavento

13 lutego 2013	Szachtar Donieck	2:2[3]	Borussia Dortmund
20:45 CET	Srna  31' Douglas Costa  68'	(1:1)	41' Lewandowski  87' Hummels	Donbas Arena, Donieck Widzów: 49 050 Sędzia: Howard Webb

13 lutego 2013	Real Madryt	1:1[4]	Manchester United
20:45 CET	Ronaldo  30'	(1:1)	20' Welbeck	Estadio Santiago Bernabéu, Madryt Widzów: 79 429 Sędzia: Felix Brych

19 lutego 2013	FC Porto	1:0[5]	Málaga CF
20:45 CET	Moutinho  56'	(0:0)		Estádio do Dragão, Porto Widzów: 42 209 Sędzia: Mark Clattenburg

19 lutego 2013	Arsenal	1:3[6]	Bayern Monachium
20:45 CET	Podolski  55'	(0:2)	7' Kroos  21' Müller  77' Mandžukić	Emirates Stadium, Londyn Widzów: 59 974 Sędzia: Svein Oddvar Moen

20 lutego 2013	Galatasaray SK	1:1[7]	FC Schalke 04
20:45 CET	B. Yılmaz  12'	(1:1)	45' Jones	Türk Telekom Arena, Stambuł Widzów: 50 734 Sędzia: William Collum

20 lutego 2013	Milan	2:0[8]	FC Barcelona
20:45 CET	Boateng  57' Muntari  81'	(0:0)		Stadion Giuseppe Meazzy, Mediolan Widzów: 79 532 Sędzia: Craig Thomson

5 marca 2013	Manchester United	1:2[9]	Real Madryt
20:45 CET	Ramos  48' (sam.)	(0:0)	66' Modrić  69' Ronaldo	Old Trafford, Manchester Widzów: 74 959 Sędzia: Cüneyt Çakır

5 marca 2013	Borussia Dortmund	3:0[10]	Szachtar Donieck
20:45 CET	Santana  31' Götze  37' Błaszczykowski  59'	(2:0)		Signal Iduna Park, Dortmund Widzów: 65 413 Sędzia: Damir Skomina

6 marca 2013	Paris Saint-Germain	1:1[11]	Valencia CF
20:45 CET	Lavezzi  66'	(0:0)	55' Jonas	Parc des Princes, Paryż Widzów: 44 867 Sędzia: Milorad Mažić

6 marca 2013	Juventus	2:0[12]	Celtic
20:45 CET	Matri  24' Quagliarella  65'	(1:0)		Juventus Stadium, Turyn Widzów: 39 011 Sędzia: Fırat Aydınus

12 marca 2013	FC Schalke 04	2:3[13]	Galatasaray SK
20:45 CET	Neustädter  17' Bastos  63'	(1:2)	37' Altıntop  42' B. Yılmaz  90+5' Bulut	Veltins-Arena, Gelsenkirchen Widzów: 54 142 Sędzia: Jonas Eriksson

12 marca 2013	FC Barcelona	4:0[14]	Milan
20:45 CET	Messi  5', 40' Villa  55' Alba  90+2'	(2:0)		Camp Nou, Barcelona Widzów: 94 944 Sędzia: Viktor Kassai

13 marca 2013	Málaga CF	2:0[15]	FC Porto
20:45 CET	Isco  43' Santa Cruz  77'	(1:0)		Estadio La Rosaleda, Malaga Widzów: 27 451 Sędzia: Nicola Rizzoli

13 marca 2013	Bayern Monachium	0:2[16]	Arsenal
20:45 CET		(0:1)	3' Giroud  86' Koscielny	Allianz Arena, Monachium Widzów: 68 000 Sędzia: Pavel Královec

Od tej rundy pary zostają rozlosowane niezależnie od przynależności drużyn do poszczególnych federacji oraz pozycji zajętej w fazie grupowej.

Drużyna 1	Wynik dwumeczu	Drużyna 2	Pierwszy mecz	Drugi mecz
Málaga CF	2:3	Borussia Dortmund	0:0	2:3
Real Madryt	5:3	Galatasaray SK	3:0	2:3
Paris Saint-Germain	3:3 (br. wyj.)	FC Barcelona	2:2	1:1
Bayern Monachium	4:0	Juventus	2:0	2:0
Po lewej gospodarz pierwszego meczu.

2 kwietnia 2013	Paris Saint-Germain	2:2[17]	FC Barcelona
20:45 CET	Ibrahimović  79' Matuidi  90+4'	(0:1)	38' Messi  89' (k.) Xavi	Parc des Princes, Paryż Widzów: 45 336 Sędzia: Wolfgang Stark

2 kwietnia 2013	Bayern Monachium	2:0[18]	Juventus
20:45 CET	Alaba  1' Müller  63'	(1:0)		Allianz Arena, Monachium Widzów: 68 000 Sędzia: Mark Clattenburg

3 kwietnia 2013	Málaga CF	0:0[19]	Borussia Dortmund
20:45 CET		(0:0)		Estadio La Rosaleda, Malaga Widzów: 28 548 Sędzia: Jonas Eriksson

3 kwietnia 2013	Real Madryt	3:0[20]	Galatasaray SK
20:45 CET	Ronaldo  9' Benzema  29' Higuaín  73'	(2:0)		Estadio Santiago Bernabéu, Madryt Widzów: 76 462 Sędzia: Svein Oddvar Moen

9 kwietnia 2013	Borussia Dortmund	3:2[21]	Málaga CF
20:45 CET	Lewandowski  40' Reus  90+1' Santana  90+3'	(1:1)	25' Joaquín  82' Eliseu	Signal Iduna Park, Dortmund Widzów: 65 829 Sędzia: Craig Thomson

9 kwietnia 2013	Galatasaray SK	3:2[22]	Real Madryt
20:45 CET	Eboué  57' Sneijder  70' Drogba  72'	(0:1)	7', 90+2' Ronaldo	Türk Telekom Arena, Stambuł Widzów: 49 975 Sędzia: Stéphane Lannoy

10 kwietnia 2013	FC Barcelona	1:1[23]	Paris Saint-Germain
20:45 CET	Pedro  71'	(0:0)	50' Pastore	Camp Nou, Barcelona Widzów: 96 022 Sędzia: Björn Kuipers

10 kwietnia 2013	Juventus	0:2[24]	Bayern Monachium
20:45 CET		(0:0)	64' Mandžukić  90+1' Pizarro	Juventus Stadium, Turyn Widzów: 40 823 Sędzia: Carlos Velasco Carballo

Po raz pierwszy pary półfinałowe zostały rozlosowane. Losowanie odbyło się 12 kwietnia 2013 w szwajcarskim Nyonie.

Drużyna 1	Wynik dwumeczu	Drużyna 2	Pierwszy mecz	Drugi mecz
Bayern Monachium	7:0	FC Barcelona	4:0	3:0
Borussia Dortmund	4:3	Real Madryt	4:1	0:2
Po lewej gospodarz pierwszego meczu.

23 kwietnia 2013	Bayern Monachium	4:0[25]	FC Barcelona
20:45 CET	Müller  25', 82' Gómez  49' Robben  73'	(1:0)		Allianz Arena, Monachium Widzów: 68 000 Sędzia: Viktor Kassai

24 kwietnia 2013	Borussia Dortmund	4:1[26]	Real Madryt
20:45 CET	Lewandowski  8', 50', 55', 66' (k.)	(1:1)	43' Ronaldo	Signal Iduna Park, Dortmund Widzów: 65 829 Sędzia: Björn Kuipers

30 kwietnia 2013	Real Madryt	2:0[27]	Borussia Dortmund
20:45 CET	Benzema  83' Ramos  88'	(0:0)		Estadio Santiago Bernabéu, Madryt Widzów: 69 429 Sędzia: Howard Webb

1 maja 2013	FC Barcelona	0:3[28]	Bayern Monachium
20:45 CET		(0:0)	49' Robben  72' (sam.) Piqué  76' Müller	Camp Nou, Barcelona Widzów: 95 877 Sędzia: Damir Skomina

25 maja 2013 20:45 CET	Borussia Dortmund İlkay Gündoğan  68' (k.)	1:2 (0:0) Raport	Bayern Monachium  60' Mario Mandžukić  89' Arjen Robben	Stadion Wembley, Londyn Widzów: 86 298 Sędzia: Nicola Rizzoli

Borussia Dortmund

Bayern Monachium

GK 1 Roman Weidenfeller (c) RB 26 Łukasz Piszczek CB 4 Neven Subotić CB 15 Mats Hummels LB 29 Marcel Schmelzer DM 6 Sven Bender 90+2' DM 8 İlkay Gündoğan RW 16 Jakub Błaszczykowski 90' AM 11 Marco Reus LW 19 Kevin Großkreutz 73' CF 9 Robert Lewandowski Zmiany: GK 20 Mitchell Langerak DF 27 Felipe Santana MF 21 Oliver Kirch MF 5 Sebastian Kehl MF 7 Moritz Leitner MF 18 Nuri Şahin 90+2' FW 23 Julian Schieber 90' Trener: Jürgen Klopp

GK 1 Manuel Neuer RB 21 Philipp Lahm (c) CB 17 Jérôme Boateng CB 4 Dante 29' LB 27 David Alaba DM 8 Javi Martínez DM 31 Bastian Schweinsteiger RW 10 Arjen Robben AM 25 Thomas Müller LW 7 Franck Ribéry 73' 90+1' CF 9 Mario Mandžukić 90+4' Zmiany: GK 22 Tom Starke DF 5 Daniel van Buyten MF 11 Xherdan Shaqiri MF 30 Luiz Gustavo 90+1' MF 44 Anatolij Tymoszczuk FW 14 Claudio Pizarro FW 33 Mario Gómez 90+4' Trener: Jupp Heynckes

UEFA Man of the Match:
Arjen Robben (Bayern Monachium)
Kibice Man of the Match:
Manuel Neuer (Bayern Monachium)

Asystenci sędziego:
Renato Faverani (Włochy)
Andrea Stefani (Włochy)
Arbiter techniczny:
Damir Skomina (Słowenia)