Il 29 agosto a Monte Carlo ha luogo il sorteggio dei gironi di Champions League che vede impegnato l"'Atleti" nel gruppo D con i campioni d'Italia della , i tedeschi del e i russi della . Il 14 settembre, in occasione della 4ª giornata di campionato, l'Atlético subisce la prima sconfitta stagionale, per 2-0 in casa della . Il 18 settembre i "Rojiblancos" esordiscono in Champions, pareggiando in rimonta per 2-2 al Metropolitano contro la Juventus. Il 28 settembre si conclude a reti inviolate l'andata del derbi madrileño. L'11 dicembre, con la vittoria per 2-0 contro la Lokomotiv Mosca, l'Atlético raggiunge gli ottavi di finale di Champions League, classificandosi secondo nel girone.