Do startu w fazie grupowej uprawnionych było 48 drużyn (w tym 38 zwycięzców rundy play-off Ligi Europy i 10 przegranych rundy play-off Ligi Mistrzów). Losowanie odbyło się 27 sierpnia 2010 (godz. 13:00). W jego trakcie zespoły zostały rozdzielone na 4 koszyki, następnie rozlosowane i podzielone na 12 grup po 4 drużyny każda. Do jednej grupy nie mogły trafić drużyny z tego samego koszyka i federacji.
Wszystkie zespoły zagrały ze sobą dwukrotnie – po 2 najlepsze z każdej grupy awansowały do fazy pucharowej.
Na żółtym tle przedstawiono drużyny, które awansowały z rundy play-off Ligi Europy. Na zielonym tle przedstawiono drużyny, które przegrały w rundzie play-off Ligi Mistrzów.
Koszyk 1 Drużyna Współcz. Drużyna Współcz. Liverpool115,371 Atlético Madryt 63,951 Sevilla FC 108,951 Zenit Petersburg 61,258 FC Porto 76,659 Juventus 59,867 Villarreal CF 70,951 Sporting CP 57,659 CSKA Moskwa 66,758 VfB Stuttgart 52,841 PSV Eindhoven 66,309 AZ Alkmaar 48,309
Koszyk 2 Drużyna Współcz. Drużyna Współcz. Steaua Bukareszt 47,898 Club Brugge 36,580 Lille OSC 46,748 Palermo 35,867 Dynamo Kijów 42,910 Getafe CF 33,951 RSC Anderlecht 42,580 Beşiktaş JK 33,890 Bayer Leverkusen 40,841 Manchester City 33,371 Paris Saint-Germain 39,748 Sampdoria 30,867