Στάδιο νοκ-άουτ Στη φάση των νοκ-άουτ συμμετείχαν οι 16 ομάδες που προκρίθηκαν από τη φάση των ομίλων του τουρνουά. Υπήρχαν τέσσερις γύροι αγώνων, με κάθε γύρο να αποκλείει τις μισές από τις ομάδες που συμμετείχαν στον συγκεκριμένο γύρο. Οι διαδοχικοί γύροι ήταν: γύρος των 16, προημιτελικοί, ημιτελικοί, τελικός. Υπήρχε επίσης ένας αγώνας μπαράζ για την ανάδειξη της τρίτης/τέταρτης θέσης. Για κάθε παιχνίδι στη φάση των νοκ-άουτ αγώνων, οποιαδήποτε ισοπαλία στα 90 λεπτά ακολουθούσε 30 λεπτά παράτασης- αν το σκορ εξακολουθούσε να είναι ισόπαλο, ακολουθούσε διαδικασία πέναλτι (τουλάχιστον πέντε πέναλτι για τον καθένα και περισσότερα αν χρειαζόταν) για να καθοριστεί ποιος θα προχωρούσε στον επόμενο γύρο. Τα αποτελέσματα μετά την παράταση σημειώνονται με (aet), ενώ τα πέναλτι σημειώνονται με (p).
| Γύρος των 16 | | Προημιτελικά | | Ημιτελικοί | | Τελικό |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 24 Ιουνίου - Τορίνο | | | | | | | | | |
|
| .svg.png) Βραζιλία
| 0 |
| 30 Ιουνίου - Φλωρεντία |
|  Αργεντινή
| 1 | |
| Αργεντινή (p) | 0 (3) |
| 26 Ιουνίου - Βερόνα |
| | .svg.png) Γιουγκοσλαβία
| 0 (2) | |
|  Ισπανία
| 1 |
| | 3 Ιουλίου - Νάπολη |
| Γιουγκοσλαβία (aet) | 2 | |
| Αργεντινή (p) | 1 (4) |
| 25 Ιουνίου - Γένοβα |
| |  Ιταλία
| 1 (3) | |
|  Ιρλανδία (p)
| 0 (5) |
| 30 Ιουνίου - Ρώμη | |
|  Ρουμανία
| 0 (4) | |
| Ιρλανδία | 0 |
| 25 Ιουνίου - Ρώμη |
| | Ιταλία | 1 | |
| Ιταλία | 2 |
| | 8 Ιουλίου - Ρώμη |
|  Ουρουγουάη
| 0 | |
| Αργεντινή | 0 |
| 23 Ιουνίου - Μπάρι |
| |  Δυτική Γερμανία
| 1 |
|  Τσεχοσλοβακία
| 4 |
| 1 Ιουλίου - Μιλάνο | |
|  Κόστα Ρίκα
| 1 | |
| Τσεχοσλοβακία | 0 |
| 24 Ιουνίου - Μιλάνο |
| | Δυτική Γερμανία | 1 | |
| Δυτική Γερμανία | 2 |
| | 4 Ιουλίου - Τορίνο |
|  Ολλανδία
| 1 | |
| Δυτική Γερμανία (p) | 1 (4) |
| 23 Ιουνίου - Νάπολη |
| |  Αγγλία
| 1 (3) | | Τρίτη θέση |
|  Καμερούν (aet)
| 2 |
| 1 Ιουλίου - Νάπολη | | 7 Ιουλίου - Μπάρι |
|  Κολομβία
| 1 | |
| Καμερούν | 2 | Ιταλία | 2 |
| 26 Ιουνίου - Μπολόνια |
| | Αγγλία (aet) | 3 | | Αγγλία | 1 |
| Αγγλία (aet) | 1 |
| | |
| .svg(1).png) Βέλγιο
| 0 | |
|
Γύρος των 16
Δύο από τις ισοπαλίες - Αργεντινή - Βραζιλία και Ιταλία - Ουρουγουάη - έφεραν αντιμέτωπες πρώην πρωταθλήτριες χώρες, ενώ η Δυτική Γερμανία αντιμετώπισε την Ολλανδία σε μια επανάληψη του τελικού του Παγκοσμίου Κυπέλλου του 1974.
Το παιχνίδι που αφορούσε όλη τη Νότια Αμερική κέρδισε η Αργεντινή με ένα γκολ του Claudio Caniggia 10 λεπτά πριν το τέλος, μετά από μια κούρσα του Diego Maradona μέσα από την άμυνα της Βραζιλίας και μια εξαιρετική απόδοση του τερματοφύλακά της Sergio Goycochea. Αργότερα θα γινόταν γνωστό ότι στον Μπράνκο είχαν προσφέρει νερό με ηρεμιστικά από τον Μαραντόνα και τον Ρικάρντο Τζούστι κατά τη διάρκεια του ημιχρόνου, για να τον επιβραδύνουν στο δεύτερο ημίχρονο. Αρχικά απαξιώθηκε από τον Τύπο, ο Μπράνκο θα αποδεικνυόταν δημοσίως ότι είχε δίκιο χρόνια αργότερα, όταν ο Μαραντόνα ομολόγησε το επεισόδιο σε τηλεοπτική εκπομπή στην Αργεντινή. Όσον αφορά την Ιταλία, με μια δυνατή εμφάνιση στο δεύτερο ημίχρονο, οι γηπεδούχοι επικράτησαν της Ουρουγουάης με 2-0, χάρη σε ένα ακόμη γκολ του Schillaci και ένα του Aldo Serena.
Ο αγώνας μεταξύ της Δυτικής Γερμανίας και της Ολλανδίας διεξήχθη στο Μιλάνο και οι δύο ομάδες είχαν αρκετούς αξιόλογους παίκτες από τους δύο μιλανέζικους συλλόγους (οι Γερμανοί Andreas Brehme, Lothar Matthäus και Jürgen Klinsmann για την Internazionale και οι Ολλανδοί Marco van Basten, Ruud Gullit και Frank Rijkaard για τη Milan). Μετά από 22 λεπτά ο Rudi Völler και ο Rijkaard αποβλήθηκαν και οι δύο μετά από μια σειρά από επεισόδια (συμπεριλαμβανομένου του Rijkaard που έφτυσε τον Völler) μεταξύ των δύο παικτών που δεν άφησαν στον Αργεντινό διαιτητή άλλη επιλογή από το να τους αποβάλει και τους δύο. Καθώς οι παίκτες έβγαιναν μαζί από τον αγωνιστικό χώρο, ο Rijkaard έφτυσε για δεύτερη φορά τον Völler. Στις αρχές του δεύτερου ημιχρόνου, ο Jürgen Klinsmann έβαλε μπροστά τους Δυτικογερμανούς και ο Andreas Brehme πρόσθεσε ένα δεύτερο οκτώ λεπτά πριν από το τέλος. Ένα πέναλτι του Ρόναλντ Κούμαν για την Ολλανδία στο 89ο λεπτό μείωσε το σκορ σε 2-1, αλλά οι Γερμανοί είδαν το παιχνίδι να τελειώνει και να παίρνουν εκδίκηση για τον αποκλεισμό από τους Ολλανδούς στο προηγούμενο Ευρωπαϊκό Πρωτάθλημα.
Εν τω μεταξύ, οι ηρωισμοί του Καμερούν και του Ρότζερ Μίλα συνεχίστηκαν στο παιχνίδι με την Κολομβία. Ο Milla εισήχθη ως αλλαγή στο δεύτερο ημίχρονο με το παιχνίδι να είναι χωρίς γκολ, και τελικά έφερε το αδιέξοδο στα μέσα της παράτασης. Τρία λεπτά αργότερα πέτυχε και δεύτερο τέρμα, αφού ο τερματοφύλακας της Κολομβίας, René Higuita απομακρύνθηκε από τον Milla ενώ βρισκόταν αρκετά έξω από την εστία του, αφήνοντας τον επιθετικό ελεύθερο να στείλει την μπάλα στην άδεια εστία. Παρόλο που το σκορ μειώθηκε σύντομα σε 2-1, το Καμερούν άντεξε και έγινε η πρώτη αφρικανική ομάδα που έφτασε ποτέ στα προημιτελικά του Παγκοσμίου Κυπέλλου. Η Κόστα Ρίκα ηττήθηκε άνετα με 4-1 από την Τσεχοσλοβακία, για την οποία ο Tomáš Skuhravý σημείωσε το δεύτερο και τελευταίο χατ-τρικ του τουρνουά.
Ο αγώνας της Δημοκρατίας της Ιρλανδίας με τη Ρουμανία έμεινε ισόπαλος μετά την παράταση και οι Ιρλανδοί κέρδισαν 5-4 στα πέναλτι. Ο David O'Leary μετέτρεψε το πέναλτι που εξασφάλισε την είσοδο της Ιρλανδίας στα προημιτελικά. Έτσι, η Ιρλανδία έγινε η πρώτη ομάδα από τη Σουηδία το 1938 που έφτασε στους οκτώ της τελικής φάσης ενός τουρνουά του Παγκοσμίου Κυπέλλου χωρίς να κερδίσει έναν αγώνα στα ίσια. Η Γιουγκοσλαβία νίκησε την Ισπανία με 2-1 μετά από παράταση, με τον Dragan Stojković να πετυχαίνει και τα δύο γκολ των Γιουγκοσλάβων. Η Αγγλία ήταν ο τελευταίος προκριματικός απέναντι στο Βέλγιο, καθώς το περιστρεφόμενο βολέ του μέσου Ντέιβιντ Πλατ έλυσε το αδιέξοδο με το παιχνίδι να βρίσκεται λίγο πριν από τη διαδικασία των πέναλτι.
| 23 Ιουνίου 199017
:00 | Καμερούν | 2-1
(a.e.t. ) | Κολομβία | Stadio San Paolo, Νάπολη |
| Milla 106', 109' | | Redín 115' |
| 23 Ιουνίου 199021
:00 | Τσεχοσλοβακία | 4-1 | Κόστα Ρίκα | Stadio San Nicola, Μπάρι |
| Skuhravý 12', 63', 82'
Kubík 75' | | González 54' |
| 24 Ιουνίου 199017
:00 | Βραζιλία | 0-1 | Αργεντινή | Stadio delle Alpi, Τορίνο |
| | Caniggia 80' |
| 25 Ιουνίου 199017
:00 | Δημοκρατία της Ιρλανδίας | 0-0
(a.e.t. ) | Ρουμανία | Stadio Luigi Ferraris, Γένοβα |
| | |
| | Κυρώσεις | | |
| Sheedy
Houghton
Townsend
Cascarino
O'Leary | 5-4 | Hagi
Lupu
Rotariu
Lupescu
 Timofte | |
| 25 Ιουνίου 199021:00 | Ιταλία | 2-0 | Ουρουγουάη | Stadio Olimpico, Ρώμη |
| Schillaci 65'
Serena 83' | | |
| 26 Ιουνίου 199017
:00 | Ισπανία | 1-2
(a.e.t. ) | Γιουγκοσλαβία | Stadio Marc'Antonio Bentegodi, Βερόνα |
| Σαλίνας 83' | | Stojković 78', 92' |
| 26 Ιουνίου 199021
:00 | Αγγλία | 1-0
(a.e.t. ) | Βέλγιο | Stadio Renato Dall'Ara, Μπολόνια |
| Platt 119' | | |
Προημιτελικά
Στο πρώτο παιχνίδι της φάσης των "8" η Αργεντινή και η Γιουγκοσλαβία, που έμειναν με 10 παίκτες μετά από μισή ώρα, έμειναν στο ισόπαλο χωρίς τέρματα. Οι κάτοχοι έφτασαν στα ημιτελικά μετά τη νίκη τους στη διαδικασία των πέναλτι με 3-2, παρά το γεγονός ότι ο Μαραντόνα απέκρουσε το πέναλτι του. Μια δεύτερη αστοχία των Αργεντινών (από τον Pedro Troglio) έμοιαζε να τους έχει αποκλείσει, μέχρι που ο τερματοφύλακας Sergio Goycochea - που έπαιζε επειδή ο πρώτος εκλεκτός Nery Pumpido έσπασε το πόδι του κατά τη διάρκεια της φάσης των ομίλων - έσωσε την ομάδα του σταματώντας τα δύο τελευταία πέναλτι των Γιουγκοσλάβων.
Η πορεία της Δημοκρατίας της Ιρλανδίας στο Παγκόσμιο Κύπελλο τερματίστηκε με ένα μόνο γκολ του Σίλατσι στο πρώτο ημίχρονο του προημιτελικού με την οικοδέσποινα Ιταλία. Η Δυτική Γερμανία νίκησε την Τσεχοσλοβακία με πέναλτι του Lothar Matthäus στο 25ο λεπτό.
Ο πιο ενδιαφέρων αγώνας των προημιτελικών ήταν μεταξύ της Αγγλίας και του Καμερούν. Πέρα από οτιδήποτε άλλο, ήταν ο μοναδικός προημιτελικός που είχε περισσότερα από ένα γκολ. Παρά τους ηρωισμούς του Καμερούν νωρίτερα στο τουρνουά, ο David Platt έβαλε την Αγγλία μπροστά στο σκορ στο 25ο λεπτό. Στο ημίχρονο, ο Μίλα μπήκε στη θέση του. Στο δεύτερο ημίχρονο, το παιχνίδι ανατράπηκε σε ένα πεντάλεπτο: πρώτα το Καμερούν κέρδισε πέναλτι από το οποίο ο Emmanuel Kunde πέτυχε την ισοφάριση- στη συνέχεια, στο 65ο λεπτό, ο Eugene Ekeke έβαλε το Καμερούν μπροστά στο σκορ. Το Καμερούν έφτασε οκτώ λεπτά πριν από την πρόκριση στα ημιτελικά και στη συνέχεια δέχθηκε πέναλτι, το οποίο εκτέλεσε ο Γκάρι Λίνεκερ. Στα μέσα της παράτασης, η Αγγλία κέρδισε άλλο ένα πέναλτι και ο Lineker σκόραρε και πάλι από το σημείο. Η Αγγλία πέρασε στα ημιτελικά για πρώτη φορά μετά από 24 χρόνια.
| 30 Ιουνίου 199017
:00 | Αργεντινή | 0-0
(a.e.t. ) | Γιουγκοσλαβία | Stadio Comunale, Φλωρεντία |
| | |
| | Κυρώσεις | | |
| Serrizuela
Burruchaga
Maradona
Troglio
Dezotti | 3-2 | Stojković
Prosinečki
Savićević
Brnović
Hadžibegić | |
| 30 Ιουνίου 199021
:00 | Δημοκρατία της Ιρλανδίας | 0-1 | Ιταλία | Stadio Olimpico, Ρώμη |
| | Schillaci 38' |
| 1 Ιουλίου 199017
:00 | Τσεχοσλοβακία | 0-1 | Δυτική Γερμανία | San Siro, Μιλάνο |
| | Matthäus 25' (στυλό) |
| 1 Ιουλίου 199021
:00 | Καμερούν | 2-3
(a.e.t. ) | Αγγλία | Stadio San Paolo, Νάπολη |
| Kundé 61' (πένα )
Ekéké 65' | | Platt 25'
Lineker 83' (πεν. ), 105' (πεν. ) |
Ημιτελικοί
Ο πρώτος ημιτελικός αφορούσε την οικοδέσποινα Ιταλία και την παγκόσμια πρωταθλήτρια Αργεντινή στη Νάπολη. Ο "Toto" Schillaci σκόραρε και πάλι για να βάλει την Ιταλία μπροστά στο σκορ στο 17ο λεπτό, αλλά ο Claudio Cannigia ισοφάρισε στα μέσα του δεύτερου ημιχρόνου, σπάζοντας το σερί των καθαρών φύλλων του Walter Zenga σε όλο το τουρνουά. Δεν υπήρξαν άλλα τέρματα στα 90 λεπτά ή στην παράταση, παρά το γεγονός ότι ο Μαραντόνα (που έπαιζε τότε για τη Νάπολη στη Serie A) έδειξε μαγικές αναλαμπές, αλλά υπήρξε μια αποβολή: Ο Ricardo Giusti της Αργεντινής δέχθηκε την κόκκινη κάρτα στο 13ο λεπτό της παράτασης. Η Αργεντινή πέρασε στα πέναλτι, κερδίζοντας στα πέναλτι με 4-3 μετά από περισσότερους ηρωισμούς του Γκοϊκοτσέα.
Ο ημιτελικός μεταξύ της Δυτικής Γερμανίας και της Αγγλίας στο γήπεδο της Γιουβέντους στο Τορίνο ήταν ισόπαλος στο ημίχρονο. Στη συνέχεια, στο 60ο λεπτό, ένα σουτ του Andreas Brehme αποκρούστηκε από τον Paul Parker στα δικά του δίχτυα. Η Αγγλία ισοφάρισε 10 λεπτά πριν το τέλος, με σκόρερ τον Γκάρι Λίνεκερ. Το παιχνίδι έληξε 1-1. Η παράταση έδωσε περισσότερες ευκαιρίες και ο Κλίνσμαν ήταν ένοχος για δύο κραυγαλέες αστοχίες, ενώ και οι δύο πλευρές χτύπησαν από ένα δοκάρι. Στην Αγγλία ακυρώθηκε άλλο ένα γκολ του Πλατ για οφσάιντ. Ο αγώνας οδηγήθηκε στα πέναλτι και η Δυτική Γερμανία πήρε τη νίκη με 4-3.
| 3 Ιουλίου 199020
:00 | Αργεντινή | 1-1
(α.ε.τ.) | Ιταλία | Stadio San Paolo, Νάπολη |
| Caniggia 67' | | Schillaci 17' |
| | Κυρώσεις | | |
| Serrizuela
Burruchaga
Olarticoechea
Maradona | 4-3 | Baresi
Baggio
De Agostini
Donadoni
Serena | |
| 4 Ιουλίου 199020
:00 | Δυτική Γερμανία | 1-1
(α.ε.τ.) | Αγγλία | Stadio delle Alpi, Τορίνο |
| Brehme 60' | | Lineker 80' |
| | Κυρώσεις | | |
| Brehme
Matthäus
Riedle
Thon | 4-3 | Lineker
Beardsley
Platt
Pearce
Waddle | |
Αγώνας για την τρίτη θέση
Στο παιχνίδι σημειώθηκαν τρία γκολ σε διάστημα 15 λεπτών. Ο Ρομπέρτο Μπάτζιο άνοιξε το σκορ μετά από ένα σπάνιο λάθος του τερματοφύλακα της Αγγλίας Πίτερ Σίλτον, στο τελευταίο του παιχνίδι πριν από τη διεθνή αποχώρηση, που του χάρισε μια απλή ευκαιρία. Μια κεφαλιά του Ντέιβιντ Πλατ έφερε το παιχνίδι στα ίσια 10 λεπτά αργότερα, αλλά πέντε λεπτά αργότερα ο Σίλατσι υπέπεσε σε φάουλ στην περιοχή του πέναλτι, οδηγώντας σε πέναλτι. Ο ίδιος ο Schillaci σηκώθηκε για να εκτελέσει το πέναλτι και να κερδίσει το χρυσό παπούτσι του τουρνουά για τα έξι γκολ που σημείωσε. Λίγα λεπτά αργότερα ακυρώθηκε γκολ του Nicola Berti, αλλά οι γηπεδούχοι κατέκτησαν την τρίτη θέση. Η Αγγλία είχε ως παρηγορητικό βραβείο το βραβείο Fair Play, αφού δεν δέχθηκε καμία κόκκινη κάρτα και είχε τον μικρότερο μέσο όρο κίτρινων ανά αγώνα.
| 7 Ιουλίου 199020
:00 | Ιταλία | 2-1 | Αγγλία | Stadio San Nicola, Μπάρι |
| Baggio 71'
Schillaci 86' (πένα) | | Platt 81' |
Τελικό
Ο τελικός μεταξύ της Δυτικής Γερμανίας και της Αργεντινής έχει χαρακτηριστεί ως ο πιο κυνικός και χαμηλής ποιότητας από όλους τους τελικούς του Παγκοσμίου Κυπέλλου. Στο 65ο λεπτό, ο Pedro Monzon της Αργεντινής αποβλήθηκε για φάουλ στον Jürgen Klinsmann, ο πρώτος παίκτης που αποβλήθηκε ποτέ σε τελικό Παγκοσμίου Κυπέλλου.
Η Αργεντινή, αποδυναμωμένη από αποβολές και τραυματισμούς, προσέφερε μικρή επιθετική απειλή σε μια αναμέτρηση στην οποία κυριάρχησαν οι Δυτικογερμανοί, οι οποίοι δυσκολεύτηκαν να δημιουργήσουν πολλές καθαρές ευκαιρίες για γκολ. Το μοναδικό γκολ της αναμέτρησης ήρθε στο 85ο λεπτό, όταν ο Μεξικανός διαιτητής Edgardo Codesal καταλόγισε πέναλτι υπέρ της Δυτικής Γερμανίας, μετά από φάουλ του Roberto Sensini στον Rudi Völler. Ο Andreas Brehme, ο οποίος αργότερα δήλωσε ότι δεν υπήρξε φάουλ, μετέτρεψε το πέναλτι για να λήξει η αναμέτρηση. Στις καθυστερήσεις, η Αργεντινή έμεινε στους εννέα, αφού ο Γκουστάβο Ντεζότι δέχθηκε τη δεύτερη κίτρινη κάρτα του αγώνα, όταν έριξε στο έδαφος τον Γιούργκεν Κόλερ κατά τη διάρκεια μιας διακοπής του παιχνιδιού. Το 1-0 αποτέλεσε άλλη μια πρωτιά: Η Αργεντινή ήταν η πρώτη ομάδα που δεν σκόραρε σε τελικό Παγκοσμίου Κυπέλλου.
Με τον τρίτο της τίτλο (και τρεις δεύτερες θέσεις) η Δυτική Γερμανία - στο τελευταίο της τουρνουά πριν από την εθνική επανένωση - έγινε η πιο επιτυχημένη χώρα στο Παγκόσμιο Κύπελλο εκείνη την εποχή. Ο προπονητής της Δυτικής Γερμανίας Φραντς Μπεκενμπάουερ έγινε ο μοναδικός άνδρας που έγινε τόσο αρχηγός (το 1974) όσο και προπονητής ομάδας που κατέκτησε Παγκόσμιο Κύπελλο, και μόλις ο δεύτερος άνδρας (μετά τον Mário Zagallo της Βραζιλίας) που κατέκτησε το Παγκόσμιο Κύπελλο ως παίκτης και ως προπονητής ομάδας. Ήταν επίσης η πρώτη φορά που μια ομάδα από την UEFA κέρδισε στον τελικό μια μη ευρωπαϊκή ομάδα.
| 8 Ιουλίου 199020
:00 | Δυτική Γερμανία | 1-0 | Αργεντινή | Stadio Olimpico, ΡώμηΣυμμετοχή
: 73.603Διαγωνιζόμενος
:  Edgardo Codessal |
| Brehme 85' (στυλό) | | |
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}