Enligt en skatteordning som införts sedan 2005 skulle vissa företag kunna minska den beskattningsbara vinsten i Belgien med upp till 90 %.
Företag som inte ingick i globala koncerner kunde inte göra anspråk på samma fördelar, som EU:s konkurrenskommission sade "snedvrider konkurrensen".
De europeiska företagen var enligt EU de största förmånstagarna.
Kommissionsledamot Margrethe Vestager, som ansvarar för konkurrenspolitiken, sade: "Belgien har gett ett urval av multinationella företag betydande skattefördelar som bryter mot EU:s regler om statligt stöd. Det snedvrider konkurrensen genom att ge mindre konkurrenter som inte är multinationella en ojämlik ställning.
Det s.k. systemet med övervinster har legat på is sedan 2015, då EU tillkännagav sin undersökning.
Kommissionen nämnde inte några företag vid namn, men i mediarapporter sades det att de inkluderade bryggeri AB Inbev och British American Tobacco.
Belgien har av europeiska myndigheter beordrats att återkräva 700 miljoner euro (524 miljoner pund, 763 miljoner dollar) från 35 multinationella företag efter att ha gett dem olagliga skattelättnader.