Pudotuspelivaiheeseen osallistui 16 joukkuetta, jotka olivat selviytyneet turnauksen lohkovaiheesta. Otteluita pelattiin neljä kierrosta, ja jokaisella kierroksella puolet kierrokselle päässeistä joukkueista putosi pois. Peräkkäiset kierrokset olivat: 16:nnen kierros, puolivälierät, välierät ja loppuottelu. Lisäksi pelattiin pudotuspelit, joissa ratkaistiin kolmas/neljäs sija. Jokaisessa pudotuspelivaiheen ottelussa 90 minuutin jälkeen pelatun tasapelin jälkeen pelattiin 30 minuutin jatkoaika; jos pisteet olivat edelleen tasan, pelattiin rangaistuspotkukilpailu (vähintään viisi rangaistuspotkua ja tarvittaessa enemmän), jossa ratkaistiin, kuka eteni seuraavalle kierrokselle. Jatkoaikapisteet merkitään (aet), ja rangaistuspotkukilpailujen tulokset merkitään (p).
| 16. kierros | | Neljännesvälierät | | Puolivälierät | | Lopullinen |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 24 kesäkuuta - Torino | | | | | | | | | |
|
| .svg.png) Brasilia
| 0 |
| 30 kesäkuuta - Firenze |
|  Argentiina
| 1 | |
| Argentiina (p) | 0 (3) |
| 26 kesäkuuta - Verona |
| | .svg.png) Jugoslavia
| 0 (2) | |
|  Espanja
| 1 |
| | 3. heinäkuuta - Napoli |
| Jugoslavia (aet) | 2 | |
| Argentiina (p) | 1 (4) |
| 25. kesäkuuta - Genova |
| |  Italia
| 1 (3) | |
|  Irlannin tasavalta (p)
| 0 (5) |
| 30 kesäkuuta - Rooma | |
|  Romania
| 0 (4) | |
| Irlannin tasavalta | 0 |
| 25 kesäkuuta - Rooma |
| | Italia | 1 | |
| Italia | 2 |
| | 8. heinäkuuta - Rooma |
|  Uruguay
| 0 | |
| Argentiina | 0 |
| 23 kesäkuuta - Bari |
| |  Länsi-Saksa
| 1 |
|  Tšekkoslovakia
| 4 |
| 1. heinäkuuta - Milano | |
|  Costa Rica
| 1 | |
| Tšekkoslovakia | 0 |
| 24 kesäkuuta - Milano |
| | Länsi-Saksa | 1 | |
| Länsi-Saksa | 2 |
| | 4. heinäkuuta - Torino |
|  Alankomaat
| 1 | |
| Länsi-Saksa (p) | 1 (4) |
| 23 kesäkuuta - Napoli |
| |  Englanti
| 1 (3) | | Kolmas sija |
|  Kamerun (aet)
| 2 |
| 1. heinäkuuta - Napoli | | 7. heinäkuuta - Bari |
|  Kolumbia
| 1 | |
| Kamerun | 2 | Italia | 2 |
| 26 kesäkuuta - Bologna |
| | Englanti (aet) | 3 | | Englanti | 1 |
| Englanti (aet) | 1 |
| | |
| .svg.png) Belgia
| 0 | |
|
16. kierros
Kahdessa ottelussa - Argentiina vastaan Brasilia ja Italia vastaan Uruguay - kohtasivat entiset mestarimaat, ja Länsi-Saksa kohtasi Alankomaiden vuoden 1974 MM-finaalin uusinnassa.
Etelä-Amerikan ottelun voitti Argentiina Claudio Caniggian maalilla 10 minuuttia ennen loppua Diego Maradonan juostua Brasilian puolustuksen läpi ja Argentiinan maalivahdin Sergio Goycochean loistavan suorituksen jälkeen. Myöhemmin kävi ilmi, että Maradona ja Ricardo Giusti olivat puoliajalla tarjonneet Brancolle rauhoittavilla lääkkeillä terästettyä vettä, jotta tämä hidastaisi peliä toisella puoliajalla. Lehdistö aluksi epäili Brancoa, mutta Branco osoittautui vuosia myöhemmin julkisesti oikeaksi, kun Maradona tunnusti tapauksen Argentiinan televisio-ohjelmassa. Italian toisen puoliajan vahvan esityksen ansiosta isännät voittivat Uruguayn 2-0 Schillacin toisen maalin ja Aldo Serenan maalin ansiosta.
Länsi-Saksan ja Alankomaiden välinen ottelu pelattiin Milanossa, ja molemmilla joukkueilla oli useita merkittäviä pelaajia kahdesta milanolaisseurasta (saksalaiset Andreas Brehme, Lothar Matthäus ja Jürgen Klinsmann Internazionalesta ja hollantilaiset Marco van Basten, Ruud Gullit ja Frank Rijkaard Milanista). Rudi Völler ja Rijkaard erotettiin 22 minuutin pelin jälkeen, kun argentiinalainen erotuomari oli joutunut poistamaan molemmat pelaajien väliset välikohtaukset (muun muassa Rijkaard sylki Völlerin päälle). Kun pelaajat kävelivät yhdessä kentältä, Rijkaard sylkäisi Völlerin päälle toisen kerran. Toisen puoliajan alussa Jürgen Klinsmann vei länsisaksalaiset johtoon, ja Andreas Brehme lisäsi toisen osuman kahdeksan minuuttia ennen loppua. Ronald Koemanin rangaistuspotku Hollannille 89. minuutilla kavensi tilanteen 2-1:een, mutta saksalaiset veivät pelin loppuun saadakseen revanssin edellisissä EM-kisoissa hollantilaisille kärsitystä tappiosta.
Samaan aikaan Kamerunin ja Roger Millan sankariteot jatkuivat Kolumbia-ottelussa. Milla otettiin käyttöön toisen puoliajan vaihtopelaajana, kun peli oli maaliton, ja lopulta hän ratkaisi ratkaisun jatkoajan puolivälissä. Kolme minuuttia myöhemmin hän iski toisen maalin Kolumbian maalivahdin René Higuitan jouduttua Millan jalkoihin, kun hän oli kaukana maalistaan, jolloin hyökkääjä sai pallon vapaaksi ja puski sen tyhjään maaliin. Vaikka Kamerun kavensi pian 2-1:een, se pysyi mukana ja pääsi ensimmäisenä afrikkalaisena joukkueena MM-kisojen puolivälieriin. Costa Rica voitti mukavasti 4-1 Tšekkoslovakian, jolle Tomáš Skuhravý teki turnauksen toisen ja viimeisen hattutempun.
Irlannin tasavallan ottelu Romaniaa vastaan jäi jatkoajan jälkeen maalittomaksi, ja irlantilaiset voittivat 5-4 rangaistuspotkukilpailussa. David O'Leary torjui rangaistuspotkun, jolla Irlanti varmisti paikkansa puolivälierissä. Irlannista tuli näin ensimmäinen joukkue sitten Ruotsin vuonna 1938, joka on päässyt MM-lopputurnauksessa kahdeksan parhaan joukkoon voittamatta ottelua suoraan. Jugoslavia voitti Espanjan jatkoajan jälkeen 2-1. Dragan Stojković teki Jugoslavian molemmat maalit. Englanti oli viimeisessä karsintaottelussa Belgiaa vastaan, kun keskikenttäpelaaja David Plattin kääntyvä volley katkaisi pattitilanteen, kun peli oli hetki ennen rangaistuspotkukilpailua.
| Kamerun | 2-1 (a.e.t. ) | Kolumbia |
| Milla 106', 109' | | Redín 115' |
| Tšekkoslovakia | 4-1 | Costa Rica |
| Skuhravý 12', 63', 82'
Kubík 75' | | González 54' |
| Brasilia | 0-1 | Argentiina |
| | Caniggia 80' |
Stadio delle Alpi, Torino
| Länsi-Saksa | 2-1 | Alankomaat |
| Klinsmann 51'
Brehme 82' | | R. Koeman 89' (pen. ) |
Stadio Luigi Ferraris, Genova
| Italia | 2-0 | Uruguay |
| Schillaci 65'
Serena 83' | | |
| Espanja | 1-2 (a.e.t. ) | Jugoslavia |
| Salinas 83' | | Stojković 78', 92' |
Stadio Marc'Antonio Bentegodi, Verona
| Englanti | 1-0 (a.e.t. ) | Belgia |
| Platt 119' | | |
Stadio Renato Dall'Ara, Bologna
Neljännesvälierät
Kahdeksan parhaan joukkoon pääsyn ensimmäisessä ottelussa Argentiina ja Jugoslavia pelasivat maalittoman pattitilanteen, kun jo puolen tunnin pelin jälkeen joukkue oli pelannut 10 miehen joukkueella. Välieriin pääsivät voitettuaan rangaistuspotkukilpailun 3-2, vaikka Maradonan rangaistuspotku torjuttiin. Argentiinan toinen virhe (Pedro Troglio) näytti jo pudottavan heidät, kunnes maalivahti Sergio Goycochea - joka pelasi, koska ykkösvalinta Nery Pumpido mursi jalkansa lohkovaiheessa - pelasti joukkueensa torjumalla Jugoslavian kaksi viimeistä pilkkua.
Irlannin tasavallan MM-kisat päättyivät Schillacin yhteen maaliin puolivälieräottelun ensimmäisellä puoliajalla isäntämaa Italiaa vastaan. Länsi-Saksa voitti Tšekkoslovakian Lothar Matthäusin 25. minuutin rangaistuspotkulla.
Neljännesvälierien kiehtovin ottelu oli Englannin ja Kamerunin välinen. Kaiken muun lisäksi se oli ainoa puolivälieräottelu, jossa nähtiin enemmän kuin yksi maali. Huolimatta Kamerunin aiemmista sankariteoista, David Platt vei Englannin johtoon 25. minuutilla. Puoliajalla Milla otettiin kentälle. Toisella puoliajalla peli kääntyi päälaelleen viiden minuutin aikana: ensin Kamerunille tuomittiin rangaistuspotku, josta Emmanuel Kunde teki tasoitusmaalin; sitten 65. minuutilla Eugene Ekeke vei Kamerunin johtoon. Kamerun pääsi kahdeksan minuutin päähän välieräpaikasta ennen kuin se sai rangaistuspotkun, jonka Gary Lineker torjui. Jatkoajan puolivälissä Englannille tuomittiin toinen rangaistus, ja Lineker onnistui jälleen pilkulta. Englanti pääsi välieriin ensimmäistä kertaa 24 vuoteen.
| Irlannin tasavalta | 0-1 | Italia |
| | Schillaci 38' |
| Kamerun | 2-3 (a.e.t. ) | Englanti |
| Kundé 61' (kynä )
Ekéké 65' | | Platt 25'
Lineker 83' (pen. ), 105' (pen. ) |
Puolivälierät
Ensimmäisessä välierässä kohtasivat isäntämaa Italia ja maailmanmestari Argentiina Napolissa. Toto Schillaci vei Italian jälleen kerran johtoon 17. minuutilla, mutta Claudio Cannigia tasoitti toisen puoliajan puolivälissä ja katkaisi Walter Zengan koko turnauksen ajan pitämän puhtaan maalin putken. Enempää maaleja ei nähty 90 minuutin aikana eikä jatkoajalla, vaikka Maradona (joka pelasi tuolloin Napolin joukkueessa Serie A:ssa) näytti välähdyksiä taikuudesta: Argentiinan Ricardo Giustille näytettiin punaista korttia jatkoajan 13. minuutilla. Argentiina meni jatkoon rangaistuspotkukilpailussa, jonka se voitti 4-3 Goycochean sankaritekojen jälkeen.
Länsi-Saksan ja Englannin välinen välieräottelu Juventuksen kotistadionilla Torinossa oli puoliajalla maaliton. Sitten 60. minuutilla Andreas Brehmen laukaus ohjautui Paul Parkerin ohjaamana omaan verkkoon. Englanti tasoitti 10 minuuttia ennen loppua, maalintekijänä Gary Lineker. Ottelu päättyi 1-1. Lisäaika toi lisää mahdollisuuksia, ja Klinsmann syyllistyi kahteen räikeään ohiheitoon, kun molemmat osapuolet osuivat tolppaan. Englannin toinen Plattin maali hylättiin paitsioaseman vuoksi. Ottelu meni rangaistuspotkukilpailuun, ja Länsi-Saksa voitti 4-3.
Stadio delle Alpi, Torino
Kolmannen sijan ottelu
Pelissä nähtiin kolme maalia 15 minuutin aikana. Roberto Baggio avasi maalihanat Englannin maalivahdin Peter Shiltonin harvinaisen virheen jälkeen, joka oli viimeisessä ottelussaan ennen kansainvälistä eläkkeelle siirtymistään, ja tarjosi yksinkertaisen tilaisuuden. David Plattin pääpallo tasoitti pelin 10 minuuttia myöhemmin, mutta viisi minuuttia myöhemmin Schillacia rikottiin rangaistusalueella, mikä johti rangaistukseen. Schillaci nousi itse ylös ja torjui potkun, jolla hän voitti turnauksen kultaisen saappaan kuuden maalinsa ansiosta. Nicola Bertin maali hylättiin minuuttia myöhemmin, mutta isännät veivät kolmannen sijan. Englanti sai lohdutuspalkinnoksi Fair Play -palkinnon, sillä se ei saanut yhtään punaista korttia ja sai keskimäärin vähiten keltaisia kortteja ottelua kohden.
| Italia | 2-1 | Englanti |
| Baggio 71'
Schillaci 86' (kynä ) | | Platt 81' |
Lopullinen
Länsi-Saksan ja Argentiinan välistä loppuottelua on pidetty kaikkien MM-finaalien kyynisimpänä ja huonolaatuisimpana. Argentiinan Pedro Monzon erotettiin 65. minuutilla Jürgen Klinsmannia vastaan tehdystä rikkeestä, ja hän oli ensimmäinen pelaaja, joka erotettiin MM-finaalissa.
Pelikiellon ja loukkaantumisten vuoksi heikentynyt Argentiina ei tarjonnut juurikaan hyökkäysuhkaa koko ottelussa, jota länsisaksalaiset hallitsivat, ja heillä oli vaikeuksia luoda monia selkeitä maalintekopaikkoja. Kilpailun ainoa maali syntyi 85. minuutilla, kun meksikolaistuomari Edgardo Codesal tuomitsi rangaistuspotkun Länsi-Saksalle Roberto Sensinin Rudi Völleriä vastaan tekemän rikkeen jälkeen. Andreas Brehme, joka myöhemmin sanoi, ettei kyseessä ollut rike, ratkaisi ottelun pilkulta. Loppuhetkillä Argentiina joutui jäämään yhdeksän pisteen päähän, kun Gustavo Dezotti sai ottelun toisen keltaisen kortin, kun hän kaatoi Jürgen Kohlerin maahan pelin keskeytyessä. Tulos 1-0 tarjosi jälleen yhden ensiesiintymisen: Argentiina oli ensimmäinen joukkue, joka ei saanut maalia MM-finaalissa.
Kolmannella mestaruudellaan (ja kolmella kakkossijalla) Länsi-Saksasta - viimeisessä turnauksessaan ennen yhdistymistä - tuli tuolloin menestynein MM-maa. Länsi-Saksan valmentajasta Franz Beckenbauerista tuli ainoa mies, joka on sekä kapteenina (vuonna 1974) että valmentajana voittanut MM-kisojen voittajajoukkueen, ja vasta toinen mies (Brasilian Mário Zagallon jälkeen), joka on voittanut MM-kisat sekä pelaajana että joukkueenjohtajana. Se oli myös ensimmäinen kerta, kun UEFA:n joukkue voitti loppuottelussa Euroopan ulkopuolisen joukkueen.
| Länsi-Saksa | 1-0 | Argentiina |
| Brehme 85' (pen. ) | | |
Erotuomari: 
Edgardo Codessal
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}
