مرحلة المجموعات في دوري أبطال أوروبا 2023–24 بدأت في 19 سبتمبر 2023 وستنتهي في 13 ديسمبر 2023. يتنافس ما مجموعه 32 فريقا في مرحلة المجموعات لتحديد المراكز ال 16 في مرحلة خروج المغلوب من دوري أبطال أوروبا 2023–24.
يونيون برلين وأنتويرب ظهر لأول مرة في مرحلة المجموعات. هذا هو أول ظهور للنادي البلجيكي في كأس أوروبا منذ خروجه الدور الأول في 1957–58، والأول على الإطلاق للفريق الألماني. يتم تمثيل ما مجموعه 15 اتحادا وطنيا في مرحلة المجموعات.
هذا هو الموسم الأخير بتنسيق دور المجموعات، والذي سيتم استبداله بتنسيق مرحلة الدوري بدءا من الموسم المقبل.