在2016年9月15日，皇家马德里于主场迎战葡萄牙体育，比分定格为2:1。
随后，在9月28日，他们奔赴客场挑战多特蒙德，最终以2:0获胜。
10月19日，回到伯纳乌球场，皇马在第三轮小组赛中以5:1大胜华沙。
紧接着，11月3日的第四轮，他们客场对阵华沙，以3:1取胜。
11月23日，皇马第五轮再次做客葡萄牙体育，结果是1:1平局。
然后在12月8日的主场比赛中，他们与多特蒙德再度交手，以2:2握手言和。
在整个小组赛阶段，皇家马德里保持不败，战绩为3胜3平，攻入16球仅失10球。
在淘汰赛阶段，皇马在八分之一决赛中面对那不勒斯，以总比分6:2轻松晋级，其中两场对决分别以3:1获胜。
接下来的四分之一决赛，他们面对强大的拜仁慕尼黑，以总比分6:3强势挺进下一轮。
半决赛的重头戏——马德里德比再次上演，首回合，C罗上演帽子戏法帮助球队战胜马德里竞技，次回合，尽管马竞连入两球，但本泽马的精妙助攻助伊斯科得分，确保了皇马4:2的总比分晋级。
最后的决战在威尔士的卡迪夫千年球场举行，皇家马德里力克尤文图斯，成功加冕当季欧洲冠军联赛的桂冠。
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