除了正在进行的2025-25赛季亚冠精英联赛，此前上海海港一共参加过9次亚冠，其中一次主动退出，两次止步正赛开始前的资格附加赛，三场次止步十六强，两次止步八强，还有一次是迄今为止的最好成绩就是2017赛季止步四强。
2016赛季，上海海港首次征战亚冠，资格赛第三轮3-0完胜蒙通联，晋级亚冠正赛。小组赛上海海港首轮客场1-2负于墨尔本胜利，接下来四轮，上海海港连续两个主场分别以2-1击败水原三星和大阪钢巴，随后两个客场又分别2-0轻取大阪钢巴，3-1拿下墨尔本胜利，豪取四连胜，虽然最后一轮客场0-3负于水原三星，但是依然以4胜2负的战绩小组第一出线。
淘汰赛阶段，十六强赛首回合上海海港客场1-2负于东京FC，次回合上海海港主场1-0力克东京FC，虽然两回合总比分2-2，上海海港凭借客场进球多晋级八强。八强赛首回合上海海港主场0-0逼平全北现代，但是次回合在客场被全北现代5-0血洗，止步八强。
2017赛季，上海海港第二次参加亚冠，附加赛上海海港3-0完胜素可泰，闯入正赛。小组赛首轮上海海港客场1-0力克首尔FC，接下来两轮，上海海港连续两个主场先后5-1大胜西悉尼流浪者、3-2力擒浦和红钻，第四轮去到浦和红钻主场上海海港一球小负，第五轮回到上海又以4-2击败首尔FC，最后一轮客战西悉尼流浪者，上海海港2-3负于对手，最终4胜2负的成绩因为净胜球劣势小组第二出线，浦和红钻小组第一。也正是小组赛最后一轮输给西悉尼流浪者，很多球迷吐槽海港为了在淘汰赛避开K联赛的济州SK，所以故意输球落到小组第二，这样淘汰赛就可以对阵同为中超球队的江苏苏宁。
十六强战，首回合上海海港主场2-1击败江苏苏宁，次回合客场又3-2取胜，以两回合总比分5-3将中超队友送回家。八强战，上海海港再碰中超球队广州恒大，首回合海港主场4-0大胜，次回合客场1-5败北，最后两回合总比分5-5，海港依然凭借客场进球多晋级四强。半决赛，首回合上海海港主场1-1战平浦和红钻，次回合客场0-1败北，最终两回合总比分1-2止步四强，这也是上海海港迄今为止在亚冠赛场上的最好成绩。
2018赛季，上海海港第三次出战亚冠，附加赛1-0力克清莱联，晋级正赛。小组赛首轮，上海海港客场1-0力克川崎前锋，第二轮主场4-1大胜墨尔本胜利取得两连胜，接下来两轮，海港先是主场2-2与蔚山HD战成平手，随后客场1-0击败蔚山HD带走三分，第五轮主场1-1逼平川崎前锋，第六轮客场1-2负于墨尔本胜利，以3胜2平1负的战绩小组第一出线。
淘汰赛阶段，十六强赛首回合上海海港客场1-3不敌鹿岛鹿角，次回合虽然主场2-1击败鹿岛鹿角，但依然以总比分2-3出局，止步十六强。
2019赛季，上海海港第四次出战亚冠，作为2018赛季中超冠军，不需要再参加附加赛。小组赛首轮，上海海港主场1-0力克川崎前锋，第二轮客场0-1负于蔚山HD，接下来两轮，海港先客后主分别3-3、2-2与悉尼FC战成平手，第五轮客场再战川崎前锋2-2握手言和，最后一轮回到主场，背水一战的海港5-0大胜蔚山现代，奥斯卡带帽，送还给K联赛球队一次惨案，以2胜3平1负的战绩小组第二出线。
进入淘汰赛，十六强赛主客场两回合上海海港与全北现代均战成1-1平，最终点球大战上海海港5-3胜出，以总比分7-5将全北现代送回家。八强战，首回合上海海港主场2-2战平浦和红钻，次回合客场又与对手战成1-1，虽然两回合总比分3-3，但是因为客场进球数少惨遭淘汰，第二次止步八强。
2020赛季，上海海港开启第五次亚冠征程，附加赛3-0轻松拿下武里南联。小组赛阶段，首轮上海海港客场2-1力克悉尼，随后客场2-1击败全北现代，接下来两轮，海港先是主场0-1负于横滨水手，随后客场2-1击败横滨水手完成复仇，而这场比赛也是上海海港到目前为止最后一次在亚冠赛场上击败日本球队。最后两个主场，上海海港先是主场0-4惨败于悉尼，著名的：“两手一摊，我是傅欢”就是来自这场比赛，随后0-2负于全北现代，以3胜3负的战绩小组第二出线。
亚冠从这个赛季开始，淘汰赛从主客场两回合改成一场定胜负。这次亚冠十六强赛，上海海港0-2负于神户胜利船，这是海港面对日职联球队七连败的第一败。
上海海港前五次参加亚冠联赛，全部都晋级到淘汰赛阶段，这个成绩对于中超球队来说，已经相当不错。不过接下来三个赛季，海港在亚冠赛场上几乎没有太多存在感。
2021赛季，上海海港第六次参加亚冠，附加赛0-1被卡雅击败，无缘小组赛。
接下来这个赛季，亚冠开始改制将赛季跨年，2022-23赛季，广州队和山东泰山选择让年轻队出战，而上海海港选择直接退出亚冠联赛。
2023-24赛季，上海海港在附加赛2-3负于巴吞联，再次无缘小组赛。
2024-25赛季，亚冠改制，小组赛分为东西亚两个赛区各12支球队，每支球队踢八场，对手均为赛前抽签决定。
小组赛第一轮，上海海港主场2-2战平柔佛新山，第二轮海港客场0-3负于浦项铁人，第三轮回到主场海港3-2力克中央海岸水手。
第四轮客场1-3不敌川崎前锋这是海港面对日职联球队七连败的第二败。
第五轮客场面对蔚山HD，海港硬气的以3-1取胜带走三分，第六轮主场1-1战平光州。
第七轮客场对阵神户胜利船结果0-4惨败，这是海港面对日职联球队七连败的第三败。
第八轮主场面对横滨水手，再次以0-2败下阵来，这是海港面对日职联球队七连败的第四败。
最终海港以2胜2平4负积8分的战绩，排在东亚区第八名，压线晋级淘汰赛。
淘汰赛十六强战，上海海港先主后客两回合分别以0-1、1-4被横滨水手双杀，淘汰出局，这是海港面对日职联球队七连败的第五和第六败。
正在进行的2025-26赛季亚冠精英联赛，上海海港小组赛首轮0-3再负神户胜利船，遭遇对阵日职联球队的七连败。好在上一轮，海港客场1-1逼平广岛三箭，将这个对日职联球队七连败的尴尬记录终结。
接下来，上海海港将在10月21日晚主场迎战日职联的町田泽维亚，希望海港将士们能够上下一心，击败对手，终结对阵日职联球队八场不胜的记录，甚至能送给对手一场惨案。