كانت مرحلة المجموعات من دوري أبطال أوروبا 2001–02 المرحلة الأولى من المنافسة الأصلية، عقب المرحلة التأهيلية. تم وضع 16 فائز من الجولة التأهيلية الثالثة، 10 أبطال من الدول المرتبة من 1–10، وستة فرق احتلت المركز الثاني من الدول المرتبة من 1–6 في ثماني مجموعات من أربعة فرق لكل واحدة. بدأ اللعب في 11 سبتمبر 2001 وانتهى في 31 أكتوبر 2001، عندما تقدم أفضل فريقين في كل مجموعة إلى مرحلة المجموعات الثانية، ونزل الفريق الذي احتل المركز الثالث في كل مجموعة إلى الجولة الثالثة من كأس الاتحاد الأوروبي 2001–02.
بسبب هجمات 11 سبتمبر، أُجلت المباريات التي كان من المقرر عقدها في 12 سبتمبر حتى 10 أكتوبر. المباريات المقررة في يوم الهجمات مضت قدمًا بإجراء دقيقة صمت قبل ركلة البداية.