第二次世界大战结束后，足球运动在世界范围内全面复兴，然而国家队间的交流以及俱乐部间的赛事都为数寥寥。当时欧洲足球先生评选活动的创始人加布里埃尔·亚诺提出了创立欧洲俱乐部杯赛的构想，旨在让欧洲各国顶尖俱乐部同台竞技。欧洲俱乐部杯赛的推动者们积极与国际足联和欧足联联系，但结果却令人失望，这两个组织都对非国家队参加的比赛不太感兴趣。不过该计划得到了皇家马德里、安德莱赫特、维也纳快速等数家俱乐部以及匈牙利足球协会的热情欢迎。

《队报》委托其编辑部负责人里斯维克在巴黎组织了一次由当时欧洲主要俱乐部代表参加的会议，以确定欧洲俱乐部杯赛的比赛形式。尽管欧洲足联在维也纳执委会会议上重申不与非国家队参加的比赛进行任何合作，但未能组织各个协会派代表去巴黎。在这次历史性的会议上，与会多方就赛制达成了协议：比赛由各协会联赛冠军参加；采用主客场淘汰赛制，若交手两队总比分相同则在中立场加赛一场；冠军杯的决赛须在欧足联事先确定的球场上进行；门票收入、广告费和电视转播费归主场球队。在这次会议上，还设立了一个执行委员会（皇家马德里主席圣地亚哥·伯纳乌任该委员会的第一副主席），委员会负责起草拟定欧洲俱乐部杯赛的要点，并通报了国际足联以求得到理解。

欧足联的想法是组织另外一个杯赛，替代《队报》和欧洲大部分俱乐部所提议举行的欧洲俱乐部杯赛。这个杯赛的参赛者不是俱乐部，而是城市，目的是为了密切欧洲各城市间的友好联系和体育交往。1954年在瑞士举行的世界杯赛首次进行电视转播并获得成功后，使得欧洲电视机构支持欧洲俱乐部冠军杯可能性增大，欧足联也开始重新考虑对这项欧洲俱乐部杯赛的态度。与原杯赛组织者达成一致后，欧足联执委会于1955年5月21日在巴黎召开会议，决定由欧足联亲自组织这项赛事，并将赛事定名为欧洲冠军俱乐部杯。

1955/56赛季首届欧冠由16支球队参加，进行3轮主客场淘汰赛后优胜的2支球队参加一场定胜负的决赛。1956/57赛季开始增设一轮外围赛，正赛阶段仍保持16队参赛赛制不变。1972/73赛季开始取消外围赛，参加正赛球队变为32队，进行4轮主客场淘汰赛后优胜的2支球队进行决赛。1978/79赛季至1982/83赛季曾短暂恢复过外围赛，但正赛阶段赛制不变。1991/92赛季，赛制再次进行改革，32支球队先进行2轮主客场淘汰赛，优胜的8支球队分为两个小组，2个小组第一进行决赛。

1992/93赛季，欧洲冠军俱乐部杯正式更名为“欧洲冠军联赛”，比赛也被安排在星期二和星期三进行，该赛季恢复外围赛，但正赛阶段赛制不变。1993/94赛季起，设立半决赛，两个小组的小组第一和小组第二交叉进行比赛，优胜者参加决赛。1994/95赛季起，正赛球队数由原来的32支变为16支，这16支球队被分为4个小组，每个小组的前两名进入淘汰赛。1997/98赛季起，外围赛变为两轮，进入正赛的球队变为24支，这24支球队分为6个小组，每个小组第一名和成绩最好的两个小组第二进入淘汰赛。

1998年，为了阻止各大俱乐部建立欧洲超级联赛的设想，欧足联对欧洲三大杯赛进行有史以来最大的改革——取消欧洲优胜者杯。1998/99赛季起，根据“欧战积分”排名，各协会可以派出1-4支球队参加欧冠。外围赛增加一轮变为三轮，小组赛参赛球队恢复为32支，均分成8组进行第一阶段小组赛，各小组前两名共16队进入第二阶段的小组赛，第三名进入欧洲联盟杯（欧洲足联欧洲联赛前身，下面简称：欧联）第三轮；第二阶段小组赛分为4组，各小组前两名共8支球队晋级淘汰赛。2003/04赛季起，取消第二阶段小组赛，第一阶段小组赛各小组两名共16队直接进行淘汰赛。

2009/10赛季起，外围赛由3轮资格赛和1轮附加赛组成。2012/13赛季起，淘汰赛阶段对阵每轮都进行抽签。2015/16赛季起，欧联卫冕冠军将获得欧冠参赛资格（至少可参加附加赛）。2018/19赛季起，资格赛（三轮）前增设预赛轮（半决赛和决赛），欧联卫冕冠军与欧冠卫冕冠军一样会直接参加欧冠小组赛。此外，“欧战积分”排名前四协会旗下顶级联赛前四名同样直接参加欧冠小组赛。若欧冠卫冕冠军通过联赛成绩可获欧冠小组赛资格，“欧战积分”排名第11协会旗下顶级联赛冠军直接参加小组赛；若欧联卫冕冠军通过联赛成绩获欧冠小组赛资格，“欧战积分”排名第五协会旗下顶级联赛第三名直接参加小组赛。每个协会最多只能有5支球队参加欧冠（含外围赛）。此外，淘汰赛抽签规则也进行修改，8强后重回分区规则，1/4决赛抽签将和半决赛抽签一同进行。

2021/22赛季起，预赛轮和资格赛第一轮被淘汰的球队将参加新成立的欧洲足联欧洲协会联赛（以下简称：欧协联）资格赛第二轮而不是转战欧联。欧冠小组赛的第三名不再参加欧联1/16决赛而是与欧联小组赛的第二名进行附加赛，只有优胜者会留在欧战继续参加欧联1/8决赛。

2024/25赛季起，欧冠正赛参赛球队从32支增加到36支，小组赛将采用“瑞士赛制”。增加的4个名额将按如下方式分配：1.上上赛季结束时“欧战积分”排名第五协会旗下顶级联赛季军获得一个欧冠小组赛名额；2.通过欧冠附加赛冠军之路获得正赛资格的球队从4支增加到5支；3.刚结束赛季单赛季“欧战积分”最高的两个协会各获得1个名额，分配给该协会旗下顶级联赛未获得欧冠资格顺位最高的俱乐部。

2009/10赛季的欧洲联赛（前身为欧洲联盟杯）中，欧足联试行过了底线裁判制，此后也在欧洲超级杯、法国联赛杯、亚足联主席杯等赛事进行了测试。2010年7月21日，官方正式决议，将在2010/11赛季欧冠联赛中增加两名底线裁判实行五裁判执法制度，以求减少绿茵场上泛滥成灾的误判错误。比赛大部分时间底线裁判站在球场两端底线外，负责关注该侧禁区内的情况，从而有效遏制禁区内假摔的发生，并提高点球判罚、进球判罚的准确性。

2013/14赛季，英格兰足球总会将“门线技术”引入英超联赛帮助裁判判断皮球是否整体越过球门线；2014年，国际足联世界杯决赛圈赛场同样引进了“门线技术”。北京时间2016年3月4日，欧足联在瑞士尼翁召开了执委会会议，会上决定将在2016年欧冠和欧联决赛中引入“门线技术”。2018年9月27日，欧足联执委会决定从2019/20赛季起，由欧冠附加赛开始于比赛中使用视频助理裁判（VAR）帮助执法。2021年6月24日，欧足联官方宣布，从2021/22赛季开始，取消现行欧战客场进球规则。  2022年8月，欧足联官方证实2022/23赛季起欧冠小组赛将会采用半自动越位技术。

欧洲冠军联赛共分为三个部分，分别是资格赛阶段、附加赛阶段和正赛阶段。  资格赛阶段包括预赛轮（半决赛和决赛，一场定胜负）、第一轮资格赛、第二轮资格赛和第三轮资格赛。欧冠资格赛（不包括预赛轮）和欧冠附加赛均为主客场两回合赛制，第二轮资格赛、第三轮资格赛和附加赛分为“冠军之路”和“联赛之路”。小组赛共有32队参加，分为8个小组，每组4队，小组前两名进入淘汰赛，小组赛第三名参加欧洲联赛淘汰赛附加赛。1/8决赛、1/4决赛和半决赛为主客场两回合比赛，决赛在中立场地进行，不设三四名比赛。对阵双方若在90分钟常规时间结束后打平会进入30分钟加时赛，加时赛仍未分胜负则进入点球大战。