北京时间8月27日凌晨0点，2010-11赛季欧洲冠军联赛小组赛抽签仪式在摩纳哥蒙特卡洛的格里马尔迪会议中心举行，32支球队将分成8个小组进行厮杀。抽签结果，第二档的皇家马德里遭遇了上个赛季小组赛的对手AC米兰成为亮点，阿贾克斯的加盟让这组的冠军杯冠军次数达到20次。不过第三档的托特纳姆热刺成为搅局者，他们被分到国米所在的A组，和不莱梅、特温特一起组成了实力相对来说较为强劲的死亡之组。
此次抽签欧足联根据过去五年的球队欧战积分，将32支参加小组赛球队分成四档，卫冕冠军国际米兰与其它7支积分靠前的球队被列为第一档种子队，这其中包括英超三强曼联、切尔西、阿森纳，意甲豪门AC米兰，德甲豪门拜仁慕尼黑、西甲豪门巴塞罗那和法甲的里昂。除去欧战积分，欧足联仍旧遵循前几个赛季的规定条例，同一个国家的俱乐部将不会在小组赛中相遇。
抽签首先被对号入座的是八支种子队，他们的分组情况分别是：A组国际米兰、B组里昂、C组曼联、D组巴塞罗那、E组拜仁慕尼黑、F组切尔西、G组AC米兰、H组阿森纳。
接下来抽出的是激动人心的第二档球队，瓦伦西亚第一个被抽出，他们被抽到C组，将遭遇英超豪门曼联。第二个抽出的就是西甲豪门皇家马德里，他们被分到了G组，将遭遇意甲豪门AC米兰，要知道，上个赛季两支球队就在小组赛中相遇。接下来罗马被分到E组、本菲卡被分到B组、顿涅茨克矿工被分到H组、帕纳辛奈科斯被分到D组、马赛被分到F组、不莱梅被分到卫冕冠军国米所在的A组。
第三档的抽签中，实力强劲的英超球队托特纳姆热刺被分到国米所在的A组，这样国米、不莱梅和热刺的组合成为了较为意外的一个死亡之组。而四届冠军得主阿贾克斯被分到皇马和米兰所在的小组，三支球队组成名副其实的冠军小组。第四档抽签，喀山红宝石让现场起了小小的波澜，他们分到了巴萨所在的小组，由于此小组还有来自丹麦的哥本哈根，所以长途跋涉恐让巴萨遭遇困难。同时，荷甲冠军特温特加入了国米所在的A组，增大了这组的竞争性。
新赛季欧冠小组赛将于北京时间2010年9月14-15日、9月28-29日、10月19-20日、11月2日-3日、11月23-24日、12月7日-8日举行，在经过淘汰赛之后，最终的决赛将在英格兰温布利大球场上演。
具体分组如下：
A组：国际米兰、不莱梅、托特纳姆热刺、特温特
B组：里昂、本菲卡、沙尔克04、特拉维夫工人
C组：曼联、瓦伦西亚、格拉斯哥流浪者、布尔萨
D组：巴塞罗那、帕纳辛奈科斯、哥本哈根、喀山红宝石
E组：拜仁慕尼黑、罗马、巴塞尔、克鲁日
F组：切尔西、马赛、莫斯科斯巴达克、日利纳
G组：AC米兰、皇马、阿贾克斯、欧塞尔
H组：阿森纳、顿涅茨克矿工、布拉加、贝尔格莱德游击
