U dosadašnjih pet nastupa Dinamo je u grupnoj fazi natjecanja odigrao 30 utakmica i pritom ostvario omjer od četiri pobjede, pet utakmica bez pobjednika i 21 poraza. Razlika pogodaka hrvatskog prvaka u prestižnom europskom klupskom natjecanju iznosi 22-67.
Najveći uspjeh ostvaren je pod aktualnim trenerom Zlatkom Kranjčarom u sezoni 1998/99 u kojoj je klub nastupao pod imenom Croatia. Bio je to i prvi nastup kluba u Ligi prvaka, izboren nakon slavlja protiv Celtica. Tadašnja Croatia završila je druga u skupini s bodom zaostatka za Olympiakosom. Kranjčara je na klupi nakon gostujućeg poraza u Portu zamijenio Velimir Zajec koji je u preostale tri utakmice osvojio sedam od mogućih devet bodova.
Godinu potom Dinamo je u skupini s Manchester Unitedom, Marseilleom i Sturmom ostvario jednu pobjedu te na novi trijumf u grupnoj fazi Lige prvaka čekao punih 16 godina i 15 utakmica (13 poraza i dva neodlučena ishod), sve do prošlogodišnje pobjede nad Arsenalom na Maksimiru.
Liga prvaka 1998/99. (Dinamo nastupao pod imenom Croatia) Skupina A
Croatia - Ajax 0-0 Olympiacos - Croatia 2-0 Porto - Croatia 3-0 Croatia - Porto 3-1 (Mikić 7, Rukavina 37, Mujčin 61) Ajax - Croatia 0-1 (J. Šimić 67) Croatia - Olympiacos 1-1 (Jeličić 35) Ljestvica: 1. Olympiacos 6 3 2 1 8-6 11 2. Croatia 6 2 2 2 8-8 8 3. Porto 6 2 1 3 11-9 7 4. Ajax 6 2 1 3 4-6 7
Liga prvaka 1999/00. (Dinamo nastupao pod imenom Croatia) Skupina D
Man. United - Croatia 0-0 Croatia - Marseille 1-2 (Šokota 64) Croatia - Sturm 3-0 (Rukavina 28, Šokota 34, 58) Sturm - Croatia 1-0 Croatia - Man. United 1-2 (Prosinečki 87) Marseille - Croatia 2-2 (Mujčin 42, Mikić 78) Ljestvica: 1. Man. United 6 4 1 1 9-4 13 2. Marseille 6 3 1 2 10-8 10 3. Sturm 6 2 0 4 7-12 6 4. Croatia 6 1 2 3 7-9 5
Liga prvaka 2011/12. Skupina D
Dinamo - Real Madrid 0-1 Lyon - Dinamo 2-0 Dinamo - Ajax 0-2 Ajax - Dinamo 4-0 Real Madrid - Dinamo 6-2 (Bećiraj 81, Tomečak 90) Dinamo - Lyon 1-7 (Kovačić 40) Ljestvica: 1. Real Madrid 6 6 0 0 19-2 18 2. Lyon 6 2 2 2 9-7 8 3. Ajax 6 2 2 2 6-6 8 4. Dinamo 6 0 0 6 3-22 0
Liga prvaka 2012/13. Skupina A
Dinamo - Porto 0-2 Dinamo Kijev - Dinamo 2-0 Dinamo - PSG 0-2 PSG - Dinamo 4-0 Porto - Dinamo 3-0 Dinamo - Dinamo Kijev 1-1 (Krstanović 90+5-11m) Ljestvica: 1. PSG 6 5 0 1 14-3 15 2. Porto 6 4 1 1 10-4 13 3. Dinamo Kijev 6 1 2 3 6-10 5 4. Dinamo 6 0 1 5 1-14 1
Liga prvaka 2015/16. Skupina F
Dinamo - Arsenal 2-1 (Pivarić 24, Fernandes 58) Bayern - Dinamo 5-0 Dinamo - Olympiacos 0-1 Olympiacos - Dinamo 2-1 (Hodžić 21) Arsenal - Dinamo 3-0 Dinamo - Bayern 0-2 Ljestvica: 1. Bayern 6 5 0 1 19-3 15 2. Arsenal 6 3 0 3 11-10 9 3. Olympiacos 6 3 0 3 6-13 9 4. Dinamo 6 1 0 5 3-14 3
