«Нефтчи» дебютировал в Лиге Чемпионов в сезоне 1997/1998. 23 июля 1997 г. «черно-белые», проиграв дома польскому клубу «Видзев» со счётом 0:2, 30-го числа в гостях пропустили 8 безответных голов.

Вторая попытка флагмана в самом престижном клубном турнире континента увенчалась успехом. В первом квалификационном раунде 2004/2005 «Нефтчи» удалось одолеть клуб «Широки Бриег» из Боснии и Герцоговины, пусть и за счёт гостевого гола – 1:2, 1:0. Во втором квалификационном раунде подопечные Казбека Туаева, сразившиеся наравне с российским ЦСКА, проиграли будущему обладателю Кубка УЕФА по голам, пропущенным в гостях (0:0, 0:2).

«Нефтчи» представил Азербайджан в Лиге Чемпионов также и в сезоне 2005/2006. На этот раз первый этап был пройден под руководством главного тренера Агасалима Мирджавадова. Победив исландский «Хафнарфьордур» в обоих матчах (2:0, 2:1), флагман проиграл в первой гостевой игре бельгийскому гранду «Андерлехту» со счётом 0:5. Победа со счётом 1:0 в повторном матче, состоявшемся 3 августа 2005 г., не только стала утешением, но и принесла очки в рейтинговую таблицу.

Следующее участие «Нефтчи» в Лиге Чемпионов состоялось в сезоне 2011/2012, но на этот раз флагман выступил неудачно. «Черно-белые», подключившиеся к турниру лишь со второго квалификационного раунда, проиграли хорватскому «Динамо» (Загреб) – 0:3, 0:0.

Наибольшего успеха в еврокубках «Нефтчи» добился в Лиге Чемпионов в сезоне 2012/2013. Подопечные Бёюкаги Гаджиева, и на этот раз подключившиеся к турниру лишь со второго квалификационного раунда, обыграли грузинский клуб «Зестафони» – 3:0, 2:2. В третьем квалификационном раунде наша команда, проиграв израильскому клубу «Хапоэль» (Кирьят Шмона) со счётом 0:4 и 2:2, продолжила борьбу в Лиге Европы, и впервые за свою историю завоевала путёвку в групповой этап.

Следующее участие «Нефтчи» в Лиге Чемпионов состоялось в сезоне 2013/2014. 17 июля 2013 г. «черно-белые», не сумевшие распечатать в Баку ворота «Скендербеу» (0:0), проиграли в гостях со счётом 0:1, и приостановили борьбу.

Наконец, спустя 8 лет – в сезоне 2021/2022 «Нефтчи» снова завоевал право на участие в крупнейшем клубном турнире Европы. В первом туре флагман, обыгравший грузинский клуб «Динамо» (Тбилиси) со счетом 2:1 в обеих играх, стал соперником греческого «Олимпиакоса». Наша команда проиграла грекам с минимальным счетом в обоих матчах, и продолжила борьбу в Лиге Европы.

Всего «Нефтчи» провел в Лиге чемпионов 22 матча. Из них наша команда выиграла 7 матчей, и проиграла 10 раз. В 5 матчах была зафиксирована ничья. Разница мячей – 18-36.