北京時間8月26日凌晨，2016/17賽季歐冠小組賽抽簽儀式在摩納哥的格里馬爾迪會議中心舉行。衛冕冠軍皇馬與多特蒙德、里斯本競技和華沙萊吉亞同在F組；巴塞羅那、曼城、門興格拉德巴赫和凱爾特人同在C組，組成名副其實的死亡之組；拜仁慕尼黑再遇馬德里競技、和埃因霍溫以及羅斯托夫同在D組，實力也相當強勁；巴黎圣日耳曼、阿森納、巴塞爾和盧多戈雷茨分在了A組；尤文圖斯所在的H組，實力也相對均衡，將遭遇塞維利亞、里昂和薩格勒布迪納摩；英超冠軍萊斯特城分在了一個相對輕松的小組，與波爾圖、布魯日和哥本哈根分在了G組。以下是八個小組抽簽詳情：
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A組：巴黎圣日耳曼 阿森納 巴塞爾 盧多戈雷茨
B組：本菲卡 那不勒斯 基輔迪納摩 貝西克塔斯
C組：巴塞羅那 曼城 門興格拉德巴赫 凱爾特人
D組：拜仁慕尼黑 馬德里競技 埃因霍溫 羅斯托夫
E組：莫斯科中央陸軍 勒沃庫森 熱刺 摩納哥
F組：皇馬 多特蒙德 里斯本競技 華沙萊吉亞
G組：萊斯特城 波爾圖 布魯日 哥本哈根
H組：尤文圖斯 塞維利亞 里昂 薩格勒布迪納摩
抽簽儀式由歐足聯媒體負責人佩德羅-平托和威爾士女星布內特擔任司儀。本賽季歐冠形象大使、曾幫助利物浦兩奪歐冠的威爾士傳奇射手伊恩-拉什、西多夫、范尼、卡洛斯以及亨利等五名嘉賓先后被請到臺上簡單發言。歐足聯競賽部主管馬爾凱蒂主持具體抽簽，他介紹了本賽季歐冠賽程和抽簽細節。拉什和西多合作夫決定第一檔球隊所在的組別。拉什和亨利合作決定第二檔球隊所在組別。拉什和范尼合作決定第三檔球隊所在組別；拉什和卡洛斯合作決定第四檔球隊所在組別。
歐冠附加賽本周中結束，最終闖入小組賽階段的10支球隊，與直接入圍的22支球隊一起參加本次抽簽。根據歐足聯有關歐冠小組賽分檔規則，歐冠衛冕冠軍與歐足聯聯賽系數排名前7位的聯賽冠軍隊進入第一檔，8個種子隊分別是皇馬（衛冕冠軍）、巴塞羅那（西甲冠軍）、拜仁慕尼黑（德甲冠軍）、萊斯特城（英超冠軍）、尤文圖斯（意甲冠軍）、本菲卡（葡超冠軍）、巴黎圣日耳曼（法甲冠軍）以及莫斯科中央陸軍（俄超冠軍）；然后其他俱樂部再按照過去五個賽季歐戰積分劃分為三個檔次。
抽簽時每檔抽出一支球隊組成一個小組，一共分為八個小組，每組四支球隊，每支球隊都將與小組里的另外三個對手分別進行主客兩場比賽，最后小組成績前兩名晉級淘汰賽階段，而每個小組的第三名將直接晉級歐羅巴聯賽32強，不過本階段采取同聯賽球隊規避原則，俄羅斯和烏克蘭的球會不會被分在同一小組，同檔球隊也不會分在一組，并且在安排賽程時同城球隊在同一比賽日不會同時在主場作戰，同時出于電視轉播的考慮，同一協會的球隊的將盡可能的平均分布在A-D組，E-H組；而由于氣候原因來自俄羅斯的球隊最后一個比賽日將不會在主場作賽。
歐洲冠軍聯賽小組賽首輪將于9月13/14日進行，此后5輪比賽時間分別為9月27日/28月、10月18/19日、11月1/2日、11月22/23日、12月6/7日。本屆歐洲冠軍聯賽決賽將于2017年6月3日在威爾士卡迪夫千禧年球場舉行。
附歐冠32強分檔：
第一檔：皇馬、巴塞羅那、萊斯特城、拜仁慕尼黑、尤文圖斯、本菲卡、巴黎圣日耳曼、莫斯科中央陸軍
第二檔：馬德里競技、多特蒙德、阿森納、曼城、塞維利亞、波爾圖、那不勒斯、勒沃庫森
第三檔：巴塞爾、熱刺、基輔迪納摩、里昂、埃因霍溫、里斯本競技、布魯日、門興格拉德巴赫
第四檔：凱爾特人、摩納哥、貝西克塔斯、華沙萊吉亞（波蘭）、薩格勒布迪納摩（克羅地亞）、盧多戈雷茨（保加利亞）、哥本哈根（丹麥）、羅斯托夫（俄羅斯）
（十九）