Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
De 12 mål som gjordes på Westfalenstadion på tisdagen överträffade Monacos 8-3 seger över Deportivo La Coruna 2003.
Det fanns sju mål i 22 första-halv minuten, och Marco Reus gjorde två mål på sin återkomst från sex månader ut.
Polska mästare Legia blev den första sidan att göra fyra mål i en Champions League match och förlora.
Dortmund kapten Marco Reus firade sin återkomst efter sex månader ut med mål i 32: a och 52: a minuter, medan hans skott avleds av Legias Jakub Rzezniczak i sitt eget nät i 92: a minuten.
"Jag var bara glad att vara där från början," sade Reus, som missade 2014 VM och Euro 2016 på grund av skada.
"Det är så du föreställer dig din perfekta comeback. Jag väntade länge på det här och det är ännu sötare. Bollen kommer att signeras av alla och kommer att gå på hyllan."
Matchändar, Borussia Dortmund 8, Legia Warszawa 4.
Andra halvlek, Borussia Dortmund 8, Legia Warszawa 4.
Eget mål av Jakub Rzezniczak, Legia Warszawa.  Borussia Dortmund 8, Legia Warszawa 4.
Försök missade. Michal Kucharczyk (Legia Warszawa) höger fotade skott utanför lådan missar till höger. Hjälpt av Jakub Rzezniczak.
Offside, Legia Warszawa. Tomasz Jodlowiec försöker en genom boll, men Michal Kucharczyk fångas offside.
Försök blockerat. André Schürrle (Borussia Dortmund) höger fotade skott utanför lådan är blockerad. Hjälpt av Marco Reus.
Hörnet, Borussia Dortmund. Förföljd av Radoslaw Cierzniak.
Försöket räddades. Christian Pulisic (Borussia Dortmund) vänster fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Gonzalo Castro.
Christian Pulisic (Borussia Dortmund) vinner en frispark på högerkanten.
Foul av Jakub Rzezniczak (Legia Warszawa).
Matthias Ginter (Borussia Dortmund) visas det gula kortet.
Foul av Matthias Ginter (Borussia Dortmund).
Miroslav Radovic (Legia Warszawa) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försök blockerat. Christian Pulisic (Borussia Dortmund) vänster fotade skott utanför lådan är blockerad. Hjälpt av Gonzalo Castro.
Offside, Legia Warszawa. Michal Kucharczyk försöker en genom boll, men Nemanja Nikolic fångas offside.
Mål!  Borussia Dortmund 7, Legia Warszawa 4. Nemanja Nikolic (Legia Warszawa) höger fotade skott från en svår vinkel på höger till nedre vänstra hörnet. Hjälpt av Miroslav Radovic.
Foul av Erik Durm (Borussia Dortmund).
Bartosz Bereszynski (Legia Warszawa) vinner en frispark i defensiva halvan.
Mål!  Borussia Dortmund 7, Legia Warszawa 3. Felix Passlack (Borussia Dortmund) huvud från mitten av rutan till nedre högra hörnet efter en snabb paus.
Försöket räddades. André Schürrle (Borussia Dortmund) höger fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Christian Pulisic.
Foul av Felix Passlack (Borussia Dortmund).
Jakub Rzezniczak (Legia Warszawa) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Matthias Ginter (Borussia Dortmund).
Miroslav Radovic (Legia Warszawa) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försöket räddades. Nemanja Nikolic (Legia Warszawa) vänster fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Miroslav Radovic.
Pierre-Emerick Aubameyang (Borussia Dortmund) träffar vänster stolpe med en höger fotad skott från mitten av lådan. Hjälpt av Christian Pulisic efter en snabb paus.
Ersättning, Legia Warszawa. Nemanja Nikolic ersätter Vadis Odjidja-Ofoe.
Försök missade. Christian Pulisic (Borussia Dortmund) huvudet från mitten av lådan är högt och brett till vänster. Hjälpt av André Schürrle med ett kors.
Sebastian Rode (Borussia Dortmund) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Vadis Odjidja-Ofoe (Legia Warszawa).
Ersättning, Borussia Dortmund. André Schürrle ersätter Ousmane Dembélé.
Försök missade. Christian Pulisic (Borussia Dortmund) höger fotade skott utanför lådan är för hög.
Ersättning, Borussia Dortmund. Pierre-Emerick Aubameyang ersätter Nuri Sahin.
Ersättning, Legia Warszawa. Mateusz Wieteska ersätter Aleksandar Prijovic.
Offside, Borussia Dortmund. Gonzalo Castro försöker en genom boll, men Nuri Sahin fångas offside.
Försöket räddades. Miroslav Radovic (Legia Warszawa) vänster fotade skott från utsidan rutan sparas i nedre vänstra hörnet. Hjälpt av Vadis Odjidja-Ofoe.
Foul av Ousmane Dembélé (Borussia Dortmund).
Bartosz Bereszynski (Legia Warszawa) vinner en frispark på högerkanten.
Sebastian Rode (Borussia Dortmund) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Vadis Odjidja-Ofoe (Legia Warszawa).
Borussia Dortmund slog Legia Warsaw 8-4 i den högsta-scoring Champions League spel i historien.