欧洲冠军联赛当中，亦闯入决赛，通过加时 1–4 负于同城对手皇家马德里。2015-2016赛季，马德里竞技在欧洲冠军联赛，连斩各大联赛冠军闯入决赛，再次与同城死敌皇家马德里相遇，90分钟内双方战成1：1平（15'塞尔吉奥·拉莫斯争议越位进球，79'卡拉斯科扳平），加时赛中战成0：0，点球大战中双方战成3:5,马德里竞技再次在欧冠决赛中负于皇家马德里，同时目送同城死敌第十一次捧起欧冠奖杯。2016-2017赛季，马德里竞技再度在欧洲冠军联赛闯入四强，半决赛中，又一次与同城死敌相遇，两回合较量中，首回合