Vyraďovacej fázy sa zúčastnilo 16 tímov, ktoré sa kvalifikovali zo skupinovej fázy turnaja. Odohrali sa štyri kolá zápasov, pričom v každom kole sa vyradila polovica tímov, ktoré do neho vstúpili. Postupné kolá boli: 16. kolo, štvrťfinále, semifinále, finále. O treťom/štvrtom mieste sa rozhodovalo aj v play-off. Po každom zápase vo vyraďovacej fáze nasledovalo 30 minút predĺženia, ak bolo skóre stále vyrovnané, nasledoval penaltový rozstrel (najmenej päť penált, v prípade potreby aj viac), ktorý rozhodol o postupujúcom do ďalšieho kola. Výsledky po predĺžení sú označené písmenom (aet) a penaltové rozstrely sú označené písmenom (p).
| 16. kolo | | Štvrťfinále | | Semifinále | | Záverečná stránka |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 24. júna - Turín | | | | | | | | | |
|
| Brazília | 0 |
| 30. júna - Florencia |
| Argentína | 1 | |
| Argentína (p) | 0 (3) |
| 26. júna - Verona |
| | Juhoslávia | 0 (2) | |
| Španielsko | 1 |
| | 3. júla - Neapol |
| Juhoslávia (aet) | 2 | |
| Argentína (p) | 1 (4) |
| 25. júna - Janov |
| | Taliansko | 1 (3) | |
| Írsko (p) | 0 (5) |
| 30. júna - Rím | |
| Rumunsko | 0 (4) | |
| Írsko | 0 |
| 25. júna - Rím |
| | Taliansko | 1 | |
| Taliansko | 2 |
| | 8. júla - Rím |
| Uruguaj | 0 | |
| Argentína | 0 |
| 23. júna - Bari |
| | Západné Nemecko | 1 |
| Československo | 4 |
| 1. júla - Miláno | |
| Kostarika | 1 | |
| Československo | 0 |
| 24. júna - Miláno |
| | Západné Nemecko | 1 | |
| Západné Nemecko | 2 |
| | 4. júla - Turín |
| Holandsko | 1 | |
| Západné Nemecko (p) | 1 (4) |
| 23. júna - Neapol |
| | Anglicko | 1 (3) | | Tretie miesto |
| Kamerun (aet) | 2 |
| 1. júla - Neapol | | 7. júla - Bari |
| Kolumbia | 1 | |
| Kamerun | 2 | Taliansko | 2 |
| 26. júna - Bologna |
| | Anglicko (aet) | 3 | | Anglicko | 1 |
| Anglicko (aet) | 1 |
| | |
| Belgicko | 0 | |
|
16. kolo
V dvoch zápasoch - Argentína - Brazília a Taliansko - Uruguaj - sa proti sebe postavili bývalí majstri sveta a Západné Nemecko sa stretlo s Holandskom v repríze finále majstrovstiev sveta 1974.
Zápas v celej Južnej Amerike vyhral Argentína gólom Claudia Caniggia 10 minút pred koncom po úniku cez brazílsku obranu Diega Maradonu a vynikajúcom výkone svojho brankára Sergia Goycochea. Neskôr vyšlo najavo, že Maradona a Ricardo Giusti ponúkli Brancovi počas polčasovej prestávky vodu s prímesou sedatív, aby ho v druhom polčase spomalili. Tlač Branca spočiatku diskreditovala, ale po rokoch sa ukázalo, že mal pravdu, keď sa Maradona priznal k tejto epizóde v argentínskej televíznej relácii. Pokiaľ ide o Taliansko, v druhom polčase hostitelia vďaka ďalšiemu gólu Schillaciho a jednému gólu Alda Serenu porazili Uruguaj 2:0.
Zápas medzi západným Nemeckom a Holandskom sa konal v Miláne a na oboch stranách sa predstavilo niekoľko významných hráčov z dvoch milánskych klubov (Nemci Andreas Brehme, Lothar Matthäus a Jürgen Klinsmann za Internazionale a Holanďania Marco van Basten, Ruud Gullit a Frank Rijkaard za Miláno). Po 22 minútach boli Rudi Völler a Rijkaard vylúčení po niekoľkých incidentoch (vrátane Rijkaardovho pľuvnutia na Völlera) medzi oboma hráčmi, po ktorých argentínsky rozhodca nemal inú možnosť, ako oboch vylúčiť. Keď hráči spoločne odchádzali z ihriska, Rijkaard druhýkrát pľul na Völlera. Na začiatku druhého polčasu poslal západných Nemcov do vedenia Jürgen Klinsmann a osem minút pred koncom pridal druhý gól Andreas Brehme. V 89. minúte Ronald Koeman z penalty za Holandsko znížil na 2:1, ale Nemci zápas dotiahli do víťazného konca a pomstili sa Holanďanom za vypadnutie na predchádzajúcich majstrovstvách Európy.
Hrdinstvo Kamerunu a Rogera Millu medzitým pokračovalo aj v zápase s Kolumbiou. Milla nastúpil ako striedajúci hráč v druhom polčase za bezgólového stavu a napokon v polovici nadstaveného času prelomil nepriaznivý stav. O tri minúty neskôr pridal druhý gól po tom, čo kolumbijského brankára Reného Higuitu Milla vychytal, keď bol dobre postavený pred svojou bránou, a nechal útočníka voľného, aby zasunul loptu do prázdnej brány. Hoci sa čoskoro podarilo znížiť na 2:1, Kamerun sa udržal a stal sa prvým africkým tímom, ktorý sa dostal do štvrťfinále majstrovstiev sveta. Kostarika pohodlne porazila Československo 4:1, za ktoré Tomáš Skuhravý zaznamenal druhý a posledný hetrik na turnaji.
Zápas Írskej republiky s Rumunskom zostal po predĺžení bezgólový a Írsko zvíťazilo 5:4 na penalty. David O'Leary premenil penaltu, ktorá rozhodla o postupe Írska do štvrťfinále. Írsko sa tak stalo prvým tímom od Švédska v roku 1938, ktorý sa na finálovom turnaji majstrovstiev sveta dostal do poslednej osmičky bez toho, aby vyhral zápas vonku. Juhoslávia porazila Španielsko 2:1 po predĺžení, pričom oba góly Juhoslovanov strelil Dragan Stojković. Anglicko sa v poslednom kvalifikačnom zápase stretlo s Belgickom, keď stredopoliar David Platt otočkou z voleja zlomil nerozhodný stav a zápas bol len kúsok od penaltového rozstrelu.
| 23. júna 199017 :00 | Kamerun  | 2-1 (a.e.t. ) | Kolumbia | Stadio San Paolo, Neapol |
| Milla 106', 109' | | Redín 115' |
| 23. júna 199021 :00 | Československo  | 4-1 | Kostarika | Stadio San Nicola, Bari |
| Skuhravý 12', 63', 82' Kubík 75' | | González 54' |
| 24. júna 199017 :00 | Brazília .svg.png) | 0-1 | Argentína | Stadio delle Alpi, Turín |
| | Caniggia 80' |
| 25. júna 199017 :00 | Írska republika  | 0-0 (a.e.t. ) | Rumunsko | Stadio Luigi Ferraris, Janov |
| | |
| | Sankcie | | |
| Sheedy Houghton Townsend Cascarino O'Leary  | 5-4 | Hagi Lupu Rotariu Lupescu Timofte | |
| 25. júna 199021:00 | Taliansko  | 2-0 | Uruguaj | Stadio Olimpico, Rím |
| Schillaci 65' Serena 83' | | |
| 26. júna 199017 :00 | Španielsko  | 1-2 (a.e.t. ) | Juhoslávia | Stadio Marc'Antonio Bentegodi, Verona |
| Salinas 83' | | Stojković 78', 92' |
| 26. júna 199021 :00 | Anglicko  | 1-0 (a.e.t. ) | Belgicko | Stadio Renato Dall'Ara, Bologna |
| Platt 119' | | |
Štvrťfinále
V prvom zápase poslednej osmičky sa Argentína a Juhoslávia, ktorá už po polhodine hry hrala v oslabení o 10 mužov, rozišli bez gólov. Domáci sa dostali do semifinále po víťazstve v penaltovom rozstrele 3:2, hoci Maradona svoju penaltu nepremenil. Zdalo sa, že druhá argentínska chyba (Pedro Troglio) ich vyradí, až kým brankár Sergio Goycochea - hrajúci preto, že prvá voľba Nery Pumpido si zlomil nohu počas skupinovej fázy - nezachránil svoj tím tým, že zastavil posledné dva kopy Juhoslovanov.
Írsku republiku na majstrovstvách sveta ukončil jediný gól Schillaciho v prvom polčase štvrťfinále s domácim Talianskom. Západné Nemecko porazilo Československo vďaka penalte Lothara Matthäusa z 25. minúty.
Najzaujímavejší zápas štvrťfinále sa odohral medzi Anglickom a Kamerunom. Okrem iného to bol jediný štvrťfinálový zápas, v ktorom padol viac ako jeden gól. Napriek hrdinstvu Kamerunu na začiatku turnaja David Platt poslal Anglicko do vedenia v 25. minúte. O polčasovej prestávke nastúpil Milla. V druhom polčase sa hra v priebehu piatich minút otočila: najprv bola nariadená penalta, z ktorej Emmanuel Kunde vyrovnal, a potom v 65. minúte Eugene Ekeke poslal Kamerun do vedenia. Kamerun sa priblížil k postupu do semifinále na rozdiel ôsmich minút, potom však inkasoval penaltu, ktorú premenil Gary Lineker. V polovici predĺženia bola Anglicku nariadená ďalšia penalta a Lineker opäť skóroval z bieleho bodu. Anglicko postúpilo do semifinále prvýkrát po 24 rokoch.
| 30. júna 199017 :00 | Argentína  | 0-0 (a.e.t. ) | Juhoslávia | Stadio Comunale, Florencia |
| | |
| | Sankcie | | |
| Serrizuela  Burruchaga Maradona Troglio Dezotti  | 3-2 | Stojković Prosinečki Savićević Brnović Hadžibegić | |
| 30. júna 199021 :00 | Írska republika  | 0-1 | Taliansko | Stadio Olimpico, Rím |
| | Schillaci 38' |
| 1. júla 199017 :00 | Československo  | 0-1 | Západné Nemecko | San Siro, Miláno |
| | Matthäus 25' (pen. ) |
| 1. júla 199021 :00 | Kamerun  | 2-3 (a.e.t. ) | Anglicko | Stadio San Paolo, Neapol |
| Kundé 61' (pen. ) Ekéké 65' | | Platt 25' Lineker 83' (pen. ), 105' (pen. ) |
Semifinále
V prvom semifinále sa v Neapole stretli hostiteľská krajina Taliansko a majster sveta Argentína. Toto" Schillaci opäť skóroval a v 17. minúte poslal Taliansko do vedenia, ale Claudio Cannigia v polovici druhého polčasu vyrovnal a prerušil tak sériu čistých kont Waltera Zengu počas celého turnaja. Počas 90 minút ani v predĺžení už nepadol žiadny gól, hoci Maradona (ktorý v tom čase hral za Neapol v Serii A) ukázal záblesky kúzla, ale došlo k vylúčeniu: Ricardo Giusti z Argentíny dostal v 13. minúte predĺženia červenú kartu. Argentína postúpila na penalty a po ďalších hrdinských zákrokoch Goycochea vyhrala rozstrel 4:3.
Semifinálový zápas medzi Západným Nemeckom a Anglickom na domácom štadióne Juventusu v Turíne bol v polčase bezgólový. Potom v 60. minúte strelu Andreasa Brehmeho usmernil Paul Parker do vlastnej siete. Anglicko vyrovnalo 10 minút pred koncom, strelcom bol Gary Lineker. Zápas sa skončil 1:1. Predĺženie prinieslo viac šancí a Klinsmann sa previnil dvoma hrubými chybami, zatiaľ čo obe strany trafili žrď. Anglicko malo ďalší Plattov gól neuznaný pre ofsajd. Zápas dospel do penaltového rozstrelu a Západné Nemecko v ňom zvíťazilo 4:3.
| 3. júla 199020 :00 | Argentína  | 1-1 (a.e.t. ) | Taliansko | Stadio San Paolo, Neapol |
| Caniggia 67' | | Schillaci 17' |
| | Sankcie | | |
| Serrizuela  Burruchaga Olarticoechea  Maradona  | 4-3 | Baresi Baggio De Agostini Donadoni Serena | |
| 4. júla 199020 :00 | Západné Nemecko  | 1-1 (a.e.t. ) | Anglicko | Stadio delle Alpi, Turín |
| Brehme 60' | | Lineker 80' |
| | Sankcie | | |
| Brehme Matthäus Riedle Thon  | 4-3 | Lineker Beardsley Platt Pearce Waddle | |
Zápas o tretie miesto
V zápase padli tri góly v priebehu 15 minút. Roberto Baggio otvoril skóre po zriedkavej chybe anglického brankára Petra Shiltona, ktorý vo svojom poslednom zápase pred odchodom do medzinárodného dôchodku predviedol jednoduchú príležitosť. O 10 minút neskôr vyrovnal David Platt, ale o päť minút neskôr bol Schillaci faulovaný v pokutovom území, čo viedlo k penalte. Sám Schillaci sa postavil k pokutovému kopu a získal Zlatú kopačku turnaja za šesť gólov. O niekoľko minút neskôr bol gól Nicolu Bertiho vylúčený, ale domáci si vybojovali tretie miesto. Anglicko získalo cenu útechy v podobe ocenenia Fair Play, keďže nedostalo žiadnu červenú kartu a malo najnižší priemerný počet žltých kariet na zápas.
| 7. júla 199020 :00 | Taliansko  | 2-1 | Anglicko | Stadio San Nicola, Bari |
| Baggio 71' Schillaci 86' (pen. ) | | Platt 81' |
Záverečná stránka
Finále medzi Západným Nemeckom a Argentínou bolo označované za najcynickejšie a najmenej kvalitné zo všetkých finále majstrovstiev sveta. V 65. minúte bol za faul na Jürgena Klinsmanna vylúčený argentínsky hráč Pedro Monzon, prvý hráč, ktorý bol vylúčený vo finále majstrovstiev sveta.
Argentína, oslabená o vylúčenia a zranenia, počas celého zápasu, v ktorom dominovali západní Nemci, neponúkla veľké útočné hrozby a snažila sa vytvoriť si veľa jasných gólových príležitostí. Jediný gól zápasu padol v 85. minúte, keď mexický rozhodca Edgardo Codesal nariadil penaltu v prospech Západného Nemecka po faule Roberta Sensiniho na Rudiho Völlera. Andreas Brehme, ktorý neskôr povedal, že nešlo o faul, premenil pokutový kop a rozhodol zápas. V závere zápasu sa Argentína dočkala zníženia na deväť po tom, čo Gustavo Dezotti dostal druhú žltú kartu v zápase, keď počas prerušenia hry stiahol na zem Jürgena Kohlera. Výsledok 1:0 bol ďalším prvým: Argentína sa stala prvým tímom, ktorý vo finále majstrovstiev sveta nedokázal skórovať.
S tretím titulom (a tromi druhými miestami) sa Západné Nemecko - na svojom poslednom turnaji pred zjednotením krajiny - stalo najúspešnejšou krajinou vtedajšieho Svetového pohára. Západonemecký manažér Franz Beckenbauer sa stal jediným mužom, ktorý bol kapitánom (v roku 1974) a zároveň manažérom víťazného tímu majstrovstiev sveta, a len druhým mužom (po Máriovi Zagallovi z Brazílie), ktorý vyhral majstrovstvá sveta ako hráč aj ako manažér tímu. Bolo to tiež prvýkrát, čo tím z UEFA vyhral finále proti neeurópskemu tímu.