Leg pertama akan berlangsung di Stadion Santiago Bernabeu pada Rabu 5 Maret pukul 03:00 WIB,, sementara leg kedua digelar di Stadion Metropolitano pada 13 Maret pukul 03:00 WIB.
Jika berhasil melaju ke perempat final, tim asuhan Carlo Ancelotti akan bertemu pemenang duel antara PSV Eindhoven dan Arsenal.
Leg pertama perempat final akan dimainkan di kandang lawan pada 8 atau 9 April, sedangkan leg kedua di Santiago Bernabeu pada 15 atau 16 April waktu setempat.
Semifinal dijadwalkan pada 29 atau 30 April (di Santiago Bernabeu) dan 6 atau 7 Mei (di kandang lawan), sementara final akan berlangsung di Allianz Arena, Munchen pada 31 Mei waktu setempat.
Atletico Madrid finis di posisi kelima pada fase grup Liga Champions dengan rekor enam kemenangan dan dua kekalahan.
Striker, Julian Alvarez menjadi pencetak gol terbanyak Atletico musim ini dengan torehan 17 gol.
Dalam sejarah Liga Champions, Real Madrid dan Atletico Madrid telah bertemu sembilan kali, termasuk dalam final La Decima dan La Undecima.
Pertemuan terakhir terjadi di semifinal musim 2016-2017, di mana Real Madrid keluar sebagai pemenang dengan agregat 4-2.(*)
Pertandingan Babak 16 Besar Liga Champions:
- Real Madrid vs Atletico Madrid
- Bayern Munchen vs Bayer Leverkusen
- Borussia Dortmund vs Lille
- Club Brugge vs Aston Villa
- PSV Eindhoven vs Arsenal
- Feyenoord vs Inter Milan
- Paris Saint-Germain vs Liverpool
- Benfica vs Barcelona