Inter Milan xếp thứ tư sau vòng bảng Champions League nên giành vé trực tiếp vòng knock-out. Trong khi đó, ba đội bóng lừng danh của Serie A là AC Milan, Juventus và ĐKVĐ Europa League Atalanta phải đấu play-off. Kết quả bốc thăm được giới chuyên gia bình luận rằng khả năng cả 4 đội bóng đá Italy sẽ góp mặt ở vòng 16 đội Champions League mùa này. Lý do là AC Milan gặp Feyenoord, Juventus gặp đối thủ Hà Lan khác là PSV Eindhoven và Atalanta đối đấu với CLB Bỉ Brugge.
Nhận định của giới chuyên môn hoàn toàn sai lệch với kết quả chung cuộc. Atalanta thua Brugge với tỷ số chung cuộc 2-5. AC Milan hồi sinh với tân HLV Sergio Conceicao qua danh hiệu vô địch Siêu cúp Italy cũng đổ gục trước Feyenoord sau trận hòa 1-1 trên sân nhà và trận thua 0-1 ở sân khách. Hy vọng cuối cùng dành cho Juventus cũng bị dập tắt dù đã có được thắng lợi 2-1 ở lượt đi trên sân nhà.
HLV Thiago Motta tiếp tục để Dusan Vlahovic ngồi trên băng ghế dự bị bất chấp sự phàn nàn của người hâm mộ. Juventus nhọc nhằn trước sức tấn công ào ạt của chủ nhà PSV nhưng vẫn giữ được tỷ số 0-0 sau 45 phút đầu tiên. Đội bóng thành Turin không đủ tốc độ để ngăn chủ nhà phản công ở phút 53 bởi chỉ sau 3 đường chuyền Ivan Perisic đã mở tỷ số trận đấu. Timothy Weah giúp Juventus cân bằng 1-1 nhưng Ismael Saibari đưa tổng tỷ số sau 180 phút là 3-3 nên hai đội buộc phải bước vào hiệp phụ. PSV tiếp tục khai thác điểm yếu thể lực của Juventus để có bàn thắng quyết định ở phút 98 khi mà Ryan Flamingo tận dụng sự chậm chạp của các trung vệ đội khách để dứt điểm cận thành loại Juventus ra khỏi cuộc chơi.
Lần đầu tiên trong lịch sử Champions League của riêng mình ở những trận đấu loại trực tiếp, Juventus thua chung cuộc sau khi đã thắng ở lượt đi (11 lần). HLV Thiago Motta cho rằng thất bại này không phải do lỗi sử dụng người và thay người của ông nhưng nhiều người chỉ ra rằng việc để Vlahovic vào sân ở phút 90 thay cho Randal Kolo Muani là quá trễ vì tiền đạo người Pháp quá kém duyên ở trận đấu này. Trong lúc gần như toàn đội Juventus sa sút thể lực ở hiệp phụ thì Vlahovic vẫn có được cú sút bật cột dọc ra ngoài.
Những sự điều chỉnh cầu thủ của ông Motta khiến người hâm mộ phải nhíu mày. Khi tân binh Renato Veiga chấn thương cơ đùi phải rời sân ở phút 11 thì ông lại tung Andrea Cambiaso vào sân chơi hậu vệ trái và kéo Lloyd Kelly vào chơi trung vệ nên hệ thống phòng ngự của Juventus yếu hẳn. Ông rút hai trụ cột tuyến giữa là Manuel Locatelli và Teun Koopmeiners ra quá sớm ở hiệp hai (phút 77) và đưa Cambiaso vào chơi giữa sân càng làm cho Juventus suy yếu thêm tuyến giữa. Chính vì thế, việc Juventus bị loại cũng là điều dễ hiểu.
Juventus cũng đã không hoàn thành mục tiêu lọt vào vòng 16 đội Champions League như kế hoạch hồi đầu mùa giải. Như vậy, đây là lần thứ ba trong lịch sử Champions League, Serie A chỉ có 1 đại diện ở vòng 1/8, sau Juventus mùa giải 2014-2015 và AC Milan 2023-2014.
