W UEFA Champions League - elitarnych rozgrywkach, które wyłaniają najlepszą klubową jedenastkę Starego Kontynentu - Lewandowski po raz pierwszy zagrał w barwach Borussii Dortmund 13 września 2011 roku. W przeciwieństwie do kilku innych debiutów, m.in. w ówczesnej drugiej lidze w Zniczu Pruszków, w Ekstraklasie w Lechu Poznań czy później w Bayernie Monachium, nie uczcił historycznego występu golem.
Musiał poczekać ponad miesiąc, do trzeciego spotkania - 19 października 2011 roku w 26. minucie wyjazdowego spotkania z Olympiakosem Pireus pokonał bramkarza gospodarzy. Niemiecka drużyna przegrała 1:3, ale 23-letni wtedy napastnik mógł "odhaczyć" kolejny zrealizowany cel.
Strzelenie 50 bramek zajęło mu sześć i pół roku - granicę tę osiągnął jako zawodnik Bayernu 27 listopada 2018 dzięki dwóm celnym strzałom w meczu z Benficą Lizbona, który jego zespół wygrał 5:1.

Do tej pory w LM rozegrał 125 spotkań i strzelił 101 goli, co daje mu lepszą średnią niż Ronaldo i Messiemu, ale to oni są przed nim w historycznym zestawieniu.
Portugalczyk jako pierwszy złamał magiczną barierę 100 goli, a jego łączny dorobek to 140 bramek w 183 spotkaniach. Argentyńczyk w 163 meczach zdobył ich 129. Z większą regularnością niż Polak w Champions League trafia na razie Erling Haaland. Norweski snajper Manchesteru City, który wcześniej grał w FC Salzburg i Borussii Dortmund, w 44 występach 46-krotnie pokonał bramkarzy rywali.
Liga Mistrzów przyniosła Lewandowskiemu wiele niezapomnianych momentów i chwil chwały.
W kwietniu 2013 roku "Lewy" trafił cztery razy do bramki Realu Madryt, a o jego wyczynie mówił cały piłkarski świat. Później cztery gole wbił jeszcze Crvenie Zvezdzie Belgrad w listopadzie 2019, kiedy grał już w Bayernie. Do skompletowania "czteropaku" potrzebował zaledwie 14 minut i 31 sekund, co jest rekordem Ligi Mistrzów.
W sumie zaliczył dotychczas sześć meczów z co najmniej trzema trafieniami i w tej klasyfikacji również jest za Ronaldo i Messim; obaj zaliczyli po osiem hat-tricków.
Z jedynego triumfu w LM cieszył się z Bayernem w sierpniu 2020 roku, kiedy ekipa z Monachium sięgnęła po Puchar Europy wygrywając z Paris Saint-Germain 1:0 lizboński finał edycji storpedowanej przez COVID-19. Był to jedyny mecz tamtego sezonu LM, w którym nazwisko Polaka nie znalazło się wśród strzelców goli. Z 15 trafieniami został jednak najskuteczniejszym zawodnikiem rozgrywek. To był jego sezon, ale nie otrzymał "Złotej Piłki" dla najlepszego gracza Europy, bo magazyn "France Football" zdecydował się nie przyznać nagrody właśnie ze względu na pandemiczne perturbacje.
"Nie rozumiałem wtedy, dlaczego tak się stało. Wszystkie ligi grały, Liga Mistrzów też. Wiem, jak czasem działa piłka nożna. Futbol przyciąga biznes, biznes przyciąga politykę..." - odniósł się niedawno do tamtych wydarzeń w podcaście "Rio Ferdinand Presents".
Messi ma w kolekcji osiem takich wyróżnień, Ronaldo - pięć, a Polakowi na osłodę pozostał tytuł najlepszego piłkarza globu w 2020 roku, przyznany przez światową federację w plebiscycie FIFA Best. Rok później to wyróżnienie otrzymał ponownie.
"Przez całą karierę Messi i Ronaldo byli dla mnie źródłem inspiracji. Starałem się nie tyle być lepszym od nich, co pobijać kolejne rekordy, wchodzić na wyższe poziomy. Oczywiście, nie chcę się z nimi porównywać jako piłkarz, bo oni są na innym poziomie, to są inne światy. Ale cieszę się, że w niektórych latach byłem tuż za nimi, a w niektórych w pewnym sensie mogłem ich nawet pokonać. Nigdy nie sądziłem, że w ogóle kiedykolwiek będzie mowa o tym, kto wygra plebiscyt FIFA: Lewandowski, Messi czy Ronaldo. A ja tam byłem i wygrałem" - skomentował w rozmowie z byłym angielskim piłkarzem.
W wieku 36 lat wciąż imponuje formą, potwierdzając, że świetne przygotowanie fizyczne, profesjonalizm, zdrowy tryb życia i nieustający apetyt na gole wystarczą, by długo utrzymywać się na piłkarskim topie.