2012年4月18日，欧冠半决赛首回合在安联球场开始首场角逐，皇马客场1比2负于拜仁，本赛季欧冠首遭败绩，拜仁欧冠主场7连胜。里贝里首开纪录，这是皇马2009年12月以来首次欧冠上半时失球。下半时，C罗助攻厄齐尔扳平，但戈麦斯终场前上演绝杀，成为继范尼和梅西之后第3位单赛季欧冠进球达到12粒的球员。

2012年4月26日，欧冠半决赛次回合，皇家马德里主场迎战拜仁慕尼黑（首回合拜仁主场2-1获胜）。上半场迪马利亚造点，C罗主罚首开记录，随后C罗破门扩大比分，佩佩送点，罗本主罚扳回一球。下半场戈麦斯错失绝杀机会。总比分3-3战平进入加时，加时赛双方均无建树，比赛进入点球大战，最终拜仁点球3-1获胜晋级决赛。

皇马16-22年一共7年欧冠一共被淘汰了三次，分别是切尔西、曼城、阿贾克斯淘汰了皇马。

皇马这些年在欧冠是最大的赢家，最近7年一共拿到了4个冠军，只有3次被淘汰。其中18-19赛季爆冷被阿贾克斯淘汰，19-20赛季被曼城淘汰，20-21赛季被切尔西淘汰。

2016年9月15日皇马主场迎战葡萄牙体育（2:1）

2016年9月28日皇马客场对多特蒙德（2：2)

2016年10月19日第三轮皇马主场对华沙（5：1）

2016年11月3日第四轮皇马客场对华沙（3:3）

2016年11月23日第5轮皇马客场对葡萄牙体育（2：1）

2016年12月8日第6轮皇马主场对多特蒙德（2:2）

小组赛阶段皇马3胜3平，进16球失10球

进入淘汰赛阶段，八分之一决赛皇马两回合总比分6比2打败那不勒斯。主客场都是3比1。

四分之一决赛皇马两回合总比分6比3打败拜仁。

半决赛马德里德比再次上演，首回合C罗再一次帽子戏法，兵不血刃解决马竞，次回合马竞上来连进两球一度看到了希望，本泽马精彩底线过人助攻伊斯科破门，皇马虽输了比赛但两回合4比2晋级决赛。

威尔士卡迪夫千年球场见证了一场伟大的决赛，皇马最终击败尤文图斯夺得冠军。

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