جرت مباريات مرحلة المجموعات في دوري أبطال أوروبا 2002–03 في الفترة ما بين 17 سبتمبر و13 نوفمبر 2002. أجريت قرعة مرحلة المجموعات في 29 أغسطس 2002 في موناكو.
شهدت مرحلة المجموعات مشاركة 16 متأهل مباشر و16 فائز من الجولة التأهيلية الثالثة. وضع كل فريق في واحدة من المجموعات الثمانية لكنه تجنب ملاقاة فرق من بلده. لعبت جميع الفرق الأربعة في المجموعات مباريات ذهاب وإياب ضد بعضها البعض لتحديد الفائز والوصيف في المجموعة.
في ختام مرحلة المجموعات، صعد أفضل فريقين في كل مجموعة للعب في مرحلة المجموعات الثانية، في حين نزلت الفرق التي احتلت المركز الثالث إلى كأس الاتحاد الأوروبي.