Етап на нокаут Във фазата на елиминациите участват 16-те отбора, които се класираха от груповата фаза на турнира. Имаше четири кръга от мачове, като във всеки кръг отпадаха половината от отборите, които влизаха в него. Последователните кръгове бяха: 16-и кръг, четвъртфинали, полуфинали, финал. Имаше и плейоф за определяне на трето/четвърто място. За всеки мач от елиминационната фаза при равенство в 90-ата минута следваше 30-минутно допълнително време; ако резултатът все още беше равен, следваше изпълнение на дузпи (най-малко по пет дузпи, а при необходимост и повече), за да се определи кой ще премине в следващия кръг. Резултатите след допълнителното време са отбелязани с (aet), а дузпите - с (p).
| Кръг от 16 | | Четвъртфинали | | Полуфинали | | Окончателен |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 24 юни - Торино | | | | | | | | | |
|
| .svg.png) Бразилия
| 0 |
| 30 юни - Флоренция |
|  Аржентина
| 1 | |
| Аржентина (p) | 0 (3) |
| 26 юни - Верона |
| | .svg.png) Югославия
| 0 (2) | |
|  Испания
| 1 |
| | 3 юли - Неапол |
| Югославия (aet) | 2 | |
| Аржентина (p) | 1 (4) |
| 25 юни - Генуа |
| |  Италия
| 1 (3) | |
|  Република Ирландия (p)
| 0 (5) |
| 30 юни - Рим | |
|  Румъния
| 0 (4) | |
| Република Ирландия | 0 |
| 25 юни - Рим |
| | Италия | 1 | |
| Италия | 2 |
| | 8 юли - Рим |
|  Уругвай
| 0 | |
| Аржентина | 0 |
| 23 юни - Бари |
| |  Западна Германия
| 1 |
|  Чехословакия
| 4 |
| 1 юли - Милано | |
|  Коста Рика
| 1 | |
| Чехословакия | 0 |
| 24 юни - Милано |
| | Западна Германия | 1 | |
| Западна Германия | 2 |
| | 4 юли - Торино |
|  Нидерландия
| 1 | |
| Западна Германия (p) | 1 (4) |
| 23 юни - Неапол |
| |  Англия
| 1 (3) | | Трето място |
|  Камерун (aet)
| 2 |
| 1 юли - Неапол | | 7 юли - Бари |
|  Колумбия
| 1 | |
| Камерун | 2 | Италия | 2 |
| 26 юни - Болоня |
| | Англия (преди) | 3 | | Англия | 1 |
| Англия (преди) | 1 |
| | |
| .svg.png) Белгия
| 0 | |
|
Кръг от 16
Две от равенствата - Аржентина срещу Бразилия и Италия срещу Уругвай - противопоставиха бивши шампиони, а Западна Германия се срещна с Холандия в мач-реванш от финала на Световната купа през 1974 г.
Южноамериканският мач е спечелен от Аржентина с гол на Клаудио Каниджа 10 минути преди края след пробив на Диего Марадона през бразилската защита и отлична игра на вратаря Серхио Гойкочеа. По-късно става ясно, че Марадона и Рикардо Джусти са предложили на Бранко да пие вода с успокоителни по време на полувремето, за да го забавят през второто полувреме. Първоначално дискредитиран от пресата, Бранко публично се оказва прав години по-късно, когато Марадона признава за епизода в телевизионно предаване в Аржентина. Що се отнася до Италия, със силна игра през второто полувреме домакините побеждават Уругвай с 2:0, благодарение на още един гол на Скилачи и един на Алдо Серена.
Мачът между Западна Германия и Нидерландия се провежда в Милано, а в състава на двете страни влизат няколко известни играчи от двата милански клуба (германците Андреас Бреме, Лотар Матеус и Юрген Клинсман за "Интернационале" и холандците Марко ван Бастен, Рууд Гулит и Франк Рийкард за "Милан"). След 22 минути Руди Фьолер и Рийкард бяха отстранени, след като редица инциденти (включително плюенето на Рийкард по Фьолер) между двамата играчи не оставиха на аржентинския съдия друга възможност, освен да отстрани и двамата. Докато играчите напускаха заедно терена, Рийкард за втори път наплю Völler. В началото на второто полувреме Юрген Клинсман извежда западногерманците напред, а Андреас Бреме добавя втори гол осем минути преди края. В 89-ата минута Роналд Куман от дузпа за Нидерландия намали резултата на 2:1, но германците доиграха мача, за да се реваншират за отпадането си от холандците на предишното европейско първенство.
Междувременно геройствата на Камерун и Роджър Мила продължиха и в мача с Колумбия. Мила бе вкаран като резерва през второто полувреме при нулево равенство и в крайна сметка проби в средата на допълнителното време. Три минути по-късно той вкарва втори гол, след като колумбийският вратар Рене Хигита е изведен от Мила, докато е далеч от вратата си, и оставя нападателя свободен да вкара топката в празната врата. Въпреки че скоро дефицитът бе намален на 2:1, Камерун удържа и стана първият африкански отбор, достигнал до четвъртфиналите на Световното първенство. Коста Рика беше победена с 4:1 от Чехословакия, за която Томаш Скухрави отбеляза втория и последен хеттрик в турнира.
Мачът на Република Ирландия с Румъния остана без гол след допълнителното време и ирландците спечелиха с 5:4 при дузпите. Дейвид О'Лиъри реализира дузпата, която осигури на Ирландия място на четвъртфиналите. По този начин Ирландия става първият отбор след Швеция през 1938 г., който достига до последните осем във финалния турнир на Световната купа, без да е спечелил мач навън. Югославия побеждава Испания с 2:1 след продължения, като и двата гола за югославяните вкарва Драган Стойкович. Англия се изправя в последния квалификационен мач срещу Белгия, като полузащитникът Дейвид Плат със завъртане от воле прекъсва безизходното положение, когато мачът е на косъм от изпълнение на дузпи.
| Камерун | 2-1 (a.e.t.) | Колумбия |
| Milla 106', 109' | | Redín 115' |
| Чехословакия | 4-1 | Коста Рика |
| Skuhravý 12', 63', 82'
Kubík 75' | | Гонсалес 54' |
| Бразилия | 0-1 | Аржентина |
| | Caniggia 80' |
Stadio delle Alpi, Торино
| Западна Германия | 2-1 | Нидерландия |
| Клинсман 51'
Brehme 82' | | R. Куман 89' (дузпа) |
Stadio Luigi Ferraris, Генуа
| Италия | 2-0 | Уругвай |
| Schillaci 65'
Серена 83' | | |
| Испания | 1-2 (a.e.t.) | Югославия |
| Салинас 83' | | Stojković 78', 92' |
Stadio Marc'Antonio Bentegodi, Верона
| Англия | 1-0 (a.e.t.) | Белгия |
| Platt 119' | | |
Stadio Renato Dall'Ara, Болоня
Четвъртфинали
В първия мач от последната осмица Аржентина и Югославия, намалена с 10 души само след половин час игра, играят при нулево равенство. Домакините достигнаха до полуфиналите, след като спечелиха дузпите с 3:2, въпреки че дузпата на Марадона беше спасена. Вторият пропуск на аржентинците (дело на Педро Трольо) изглеждаше, че ще ги елиминира, докато вратарят Серхио Гойкочеа, който играеше, защото първият избор Нери Пумпидо си счупи крака по време на груповата фаза, не спаси страната си, като спря последните две дузпи на югославяните.
Походът на Република Ирландия към Световната купа бе прекратен с един-единствен гол на Скилачи през първото полувреме на четвъртфинала с домакините от Италия. Западна Германия победи Чехословакия с дузпа в 25-ата минута, реализирана от Лотар Матеус.
Най-интригуващият мач от четвъртфиналите беше между Англия и Камерун. Освен всичко останало, това беше единственият четвъртфинал, в който падна повече от един гол. Въпреки геройствата на Камерун в началото на турнира, Дейвид Плат изведе Англия напред в 25-ата минута. В средата на полувремето Мила бе вкаран в игра. През второто полувреме играта се преобърна в рамките на пет минути: първо бе отсъдена дузпа за Камерун, от която Емануел Кунде отбеляза изравнителен гол, а след това в 65-ата минута Юджийн Екеке изведе Камерун напред. Камерун се доближи на осем минути от достигането на полуфинала, преди след това да отсъди дузпа, която Гари Линекер реализира. В средата на допълнителното време Англия получи нова дузпа и Линекер отново отбеляза от бялата точка. Англия достигна до полуфиналите за първи път от 24 години насам.
| Република Ирландия | 0-1 | Италия |
| | Schillaci 38' |
| Камерун | 2-3 (a.e.t.) | Англия |
| Kundé 61' (дузпа)
Ekéké 65' | | Platt 25'
Линекер 83' (дузпа), 105' (дузпа) |
Полуфинали
В първия полуфинал се срещнаха домакинът Италия и световният шампион Аржентина в Неапол. В 17-ата минута "Тото" Скилачи отново вкара гол, за да изведе Италия напред, но Клаудио Каниджа изравни в средата на второто полувреме, прекъсвайки серията на Валтер Дзенга от чисти положения по време на турнира. През 90-те минути и в допълнителното време не паднаха повече голове, въпреки че Марадона (който по това време играе за Неапол в Серия А) демонстрира проблясъци на магия, но имаше изгонване: Рикардо Джусти от Аржентина получава червен картон в 13-ата минута на допълнителното време. Аржентина продължи напред с дузпи, спечелвайки ги с 4:3 след нови геройства на Гойкочеа.
Полуфиналът между Западна Германия и Англия на домашния стадион на "Ювентус" в Торино завършва без голове на полувремето. Тогава, в 60-ата минута, удар на Андреас Бреме беше отразен от Пол Паркър в собствената му мрежа. Англия изравни резултата 10 минути преди края, като голмайстор беше Гари Линекер. Мачът завърши 1:1. Допълнителното време даде повече шансове и Клинсман беше виновен за два фрапантни пропуска, докато и двете страни удариха по една греда. Друг гол на Англия на Плат бе отменен заради засада. Мачът стигна до дузпи и Западна Германия спечели с 4:3.
Stadio delle Alpi, Торино
Мач за трето място
В рамките на 15 минути бяха отбелязани три гола. Роберто Баджо откри резултата, след като рядка грешка на вратаря на Англия Питър Шилтън, в последния си мач преди международното си оттегляне, му предостави лесна възможност. Десет минути по-късно Дейвид Плат с глава изравни резултата, но пет минути по-късно Шилачи беше фаулиран в наказателното поле, което доведе до дузпа. Самият Шилачи се изправи, за да изпълни удара и да спечели "Златната обувка" на турнира за своите шест гола. Минути по-късно бе отсъден гол на Никола Берти, но домакините си осигуриха третото място. Англия получи утешителната награда за феърплей, тъй като не получи нито един червен картон и имаше най-малък среден брой жълти картони на мач.
| Италия | 2-1 | Англия |
| Баджо 71'
Скилачи 86' (дузпа) | | Platt 81' |
Окончателен
Финалът между Западна Германия и Аржентина е определян като най-циничния и най-некачествения от всички финали на Световната купа. В 65-ата минута аржентинецът Педро Монзон е изгонен за фаул срещу Юрген Клинсман - първият играч, който някога е бил изгонен на финал на Световна купа.
Аржентина, отслабена от отстранявания и контузии, не предложи почти никаква заплаха за атака по време на състезанието, в което доминираха западногерманците, които трудно създаваха много чисти възможности за гол. Единственият гол в срещата падна в 85-ата минута, когато мексиканският съдия Едгардо Кодесал отсъди дузпа за Западна Германия след фаул на Роберто Сенсини срещу Руди Вьолер. Андреас Бреме, който по-късно заяви, че не е имало фаул, изпълни дузпата, за да реши спора. В заключителните моменти Аржентина остана с девет души, след като Густаво Дезоти получи втори жълт картон в мача, когато по време на прекъсване на играта събори на земята Юрген Колер. Резултатът 1:0 осигури още един първи резултат: Аржентина е първият отбор, който не успява да вкара гол на финал на Световно първенство.
С третата си титла (и три втори места) Западна Германия - в последния си турнир преди обединението на страната - става най-успешната държава за Световната купа по това време. Западногерманският мениджър Франц Бекенбауер става единственият човек, който едновременно е бил капитан (през 1974 г.) и ръководител на отбор, спечелил Световната купа, и едва вторият човек (след Марио Загало от Бразилия), който печели Световната купа като играч и като ръководител на отбор. Това е и първият случай, в който отбор от УЕФА печели финала срещу неевропейски отбор.
| Западна Германия | 1-0 | Аржентина |
| Brehme 85' (пен.) | | |
Съдия: 
Едгардо Кодесал
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}
.svg.png){kind=small}
