Dortmund đã nhận thất bại 1-2 trước Atletico Madrid ở trận đấu lượt đi. Vì thế, đoàn quân của Edin Terzic đã tràn lên tấn công ngay sau tiếng còi khai cuộc. Phút 3, bàn thắng mở tỷ số đã đến rất gần với Dortmund, Adeyemi căng ngang đặt Sabitzer vào tư thế dứt điểm rất thuận lợi nhưng cú đá ở khoảng cách hơn năm mét của tiền vệ người Áo đã bị Azpilicueta chặn lại. Trận đấu càng trở nên kịch tính hơn khi tiền đạo Morata bỏ lỡ cơ hội nới rộng cách biệt chỉ hai phút sau đó. Morata đã dứt điểm ra ngoài trong pha băng xuống đối mặt với thủ thành Kobel.
Dortmund là đội chơi tốt hơn trong khoảng thời gian đầu trận khi vượt trội Atletico Madrid về tỷ lệ kiểm soát bóng và số pha dứt điểm. Bàn thắng mở tỷ số đã đến với đội chủ nhà vào phút 34. Hummels thực hiện đường chuyền bằng má ngoài cho Brandt khống chế bóng rồi sút ở góc hẹp làm tung lưới Oblak. Phút 39, Maatsen đập nhả với Sabitzer rồi thoát xuống dứt điểm chìm khiến Oblak không có cơ hội cản phá, đưa Dortmund vượt lên trong hai lượt trận.
Bước sang hiệp 2, Atletico Madrid bất ngờ có bàn thắng rút ngắn tỷ số vào phút 48. Trung vệ Hummels đá phản lưới nhà sau cú đánh đầu không hiểm hóc của Hermoso bên phía Atletico Madrid. Nối tiếp đà hưng phấn, đoàn quân của Simeone tiếp tục có bàn thắng và người lập công là chân sút Angel Correa. Từ cú sút bị cản phá của Riquelme, Correa dứt điểm 2 lần liên tiếp và làm tung lưới Kobel.
Nhận tới hai bàn thua trong hiệp 2 nhưng Dortmund không hề vỡ trận, đội chủ nhà vùng lên và có bàn thắng nâng tỷ số lên 3-2 nhờ công của Fullkrug. Phút 71, Sabitzer nhận đường chuyền từ Brandt rồi tung ra quả tạt vừa tầm cho Fullkrug bật cao đánh đầu lái trái bóng vào góc xa khung thành. Chỉ ba phút sau, Sabitzer dứt điểm hiểm hóc bằng chân trái làm tung lưới Atletico Madrid, Dortmund vượt lên dẫn trước với tổng tỷ số 5-4.
Vượt qua Atletico Madrid, Dortmund trở lại vòng bán kết sau 11 năm vắng bóng. Đội bóng vùng Ruhr tái ngộ PSG ở vòng bán kết, đối thủ đã xếp dưới họ ở vòng bảng.