El próximo día 17 de septiembre dará comienzo la nueva edición de la UEFA Champions League, sin embargo, el Atlético de Madrid se estrenará dos días después. El debut del conjunto colchonero en la competición será el día 19 de septiembre a las 21 horas frente al RB Leipzig en Cívitas Metropolitano. En esta primera etapa de la competición el Atlético de Madrid se enfrentará a: Leipzig (local), PSG (visitante), Bayer Leverkusen (local), Benfica (visitante), Lille (local), Salzburg (visitante), Slovan Bratislava (local) y Sparta de Praga (visitante).
Los del Cholo Simeone se estrenarán ante el RB Leipzig como locales. En el segundo choque de la máxima competición europea visitarán unos de los campos que peores recuerdos trae a la parroquia rojiblanca: el Estadio da Luz, donde perdieron la segunda final de Champions League de su historia. Allí se medirán al Benfica el 2 de octubre a las 21 horas. En el segundo partido como locales recibirán, el 23 de octubre (21 h), al LOSC Lille francés. La cuarta jornada, fechada para el 6 de noviembre, será la más complicada para los madrileños que visitarán al PSG en el Parque de los Príncipes. En el siguiente encuentro el Atlético de Madrid volverá a ser visitante y viajará a Praga para enfrentarse al Sparta Praha el 26 de noviembre a las 21 horas. Cerca de dos meses después volverá la Champions League al Cívitas Metropolitano para recibir al Slovan Bratislava; encuentro marcado para el 11 de diciembre a las 21 horas. El último partido como local de la fase de grupos rojiblanca es uno de los más esperados: enfentará al Atlético de Madrid con el Bayern Leverkusen de Xabi Alonso; choque que se disputará el 21 de enero de 2025. Finalmente, los de Simeone cerrarán esta primera fase de la competición el Austria en lo que será su visita al RB Salzburg el 29 de enero de 2025.
Todos los equipos se encuentran en una fase de grupos unificada con 36 equipos y en función de sus resultados ocuparán una posición u otra. Los ochos primeros equipos de la clasificación pasarán directamente a los octavos de final. Del 9 al 24 de la clasificación pasarán al playoff o dieciseisavos de final. Del 25 al 36 quedarán eliminados.
