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Desde que la competición surgiese en 1955 con dieciséis participantes invitados, un total de 486 equipos distintos han participado en ella.A partir de la segunda edición, fue la clasificación final en el sistema de ligas europeas el que dio acceso a disputar la competición, pasando entonces a veintidós participantes, los campeones de cada país o región más el vigente campeón. Dicho número fue aumentando hasta los ochenta y cinco que participan en la última edición de 2014-15, de los cuales treinta y dos pasan a disputar su fase final.

Desde la temporada 1999/2000 participan 32 equipos en la competición, que se organizan en una primera ronda que se juega en forma de liguilla. Hay ocho grupos con cuatro equipos en cada grupo (por regla de la UEFA, no puede haber dos equipos de un mismo país en un solo grupo). Los equipos de los grupos se enfrentan entre sí a ida y vuelta y los dos primeros clasificados pasan a la siguiente ronda, los octavos de final; el tercero de cada grupo pasará a los dieciseisavos de la UEFA Europa League.

En el sorteo de la primera ronda, además se establecen los calendarios de la misma de modo que dos equipos de un mismo país no jueguen ambos en casa o ambos fuera en la misma jornada (o en caso de que un país tuviera tres o cuatro equipos, para que dos equipos de ese mismo país no jugasen ambos en casa o fuera el mismo día, si se tiene en cuenta que cada jornada se disputa entre el martes y el miércoles de una misma semana). Tampoco se permite que se disputen partidos de UEFA Champions League a la vez en campos situados a menos de 200 km de distancia. Esta norma tiene una excepción referente a los equipos rusos (negociada por la extinta Unión Soviética y que se mantiene en la actualidad), por la que, debido las bajas temperaturas que registra este país en invierno se establece que en la última jornada de la primera ronda no se jueguen partidos allí. Paradójicamente, esta norma no es aplicable a otras repúblicas ex-soviéticas como Ucrania, Estonia o Bielorrusia, entre otras.

Una de las características tradicionales del torneo es que todos sus partidos se disputan en martes o miércoles a las 20:45 horas (hora de Europa central) en simultáneo, con excepción de la final y los países de Europa del Este o Eurasia.

En las fases sucesivas (a eliminación directa) hasta la final se cuenta con el criterio de desempate de mayor número de goles marcados en campo contrario. Tanto al final de los noventa minutos como de la prórroga.

En los octavos de final hay 16 equipos que se enfrentan de forma eliminatoria. Cada equipo se enfrentará con otro a doble partido y el vencedor pasará a cuartos de final, en los que quedarán 8 equipos enfrentándose de nuevo de forma eliminatoria. En las semifinales hay 4 equipos. Habrá dos partidos y el vencedor de cada partido llegará a la final. La final es el único enfrentamiento que se juega a un solo partido y en un campo neutral elegido por la UEFA antes del inicio de la competición.

Tradicionalmente, la competición siempre ha permitido al campeón vigente la defensa del título sin ser campeón de liga. Tras la ampliación del número de participantes de las ligas más fuertes, la UEFA reguló este tipo de situaciones. Otorgando al campeón el privilegio de ser primer cabeza de serie en los sorteos, así como el acceso directo a la fase de grupos. Y dejando en manos de las asociaciones nacionales la posibilidad de enviar al campeón vigente, pero en detrimento del último clasificado en puestos Champions y siempre previa solicitud a la UEFA por parte de la asociación. Es el caso del Real Zaragoza y el Real Madrid C. F., cuarto y quinto respectivamente en la temporada 1999-2000.O del Everton Football Club y el Liverpool FC en la temporada 2004-05, en idéntica situación.