除了正在進行的2025-25賽季亞冠精英聯賽，此前上海海港一共參加過9次亞冠，其中一次主動退出，兩次止步正賽開始前的資格附加賽，三場次止步十六強，兩次止步八強，還有一次是迄今為止的最好成績就是2017賽季止步四強。
2016賽季，上海海港首次征戰亞冠，資格賽第三輪3-0完勝蒙通聯，晉級亞冠正賽。小組賽上海海港首輪客場1-2負于墨爾本勝利，接下來四輪，上海海港連續兩個主場分別以2-1擊敗水原三星和大阪鋼巴，隨后兩個客場又分別2-0輕取大阪鋼巴，3-1拿下墨爾本勝利，豪取四連勝，雖然最后一輪客場0-3負于水原三星，但是依然以4勝2負的戰績小組第一出線。
淘汰賽階段，十六強賽首回合上海海港客場1-2負于東京FC，次回合上海海港主場1-0力克東京FC，雖然兩回合總比分2-2，上海海港憑借客場進球多晉級八強。八強賽首回合上海海港主場0-0逼平全北現代，但是次回合在客場被全北現代5-0血洗，止步八強。
2017賽季，上海海港第二次參加亞冠，附加賽上海海港3-0完勝素可泰，闖入正賽。小組賽首輪上海海港客場1-0力克首爾FC，接下來兩輪，上海海港連續兩個主場先后5-1大勝西悉尼流浪者、3-2力擒浦和紅鉆，第四輪去到浦和紅鉆主場上海海港一球小負，第五輪回到上海又以4-2擊敗首爾FC，最后一輪客戰西悉尼流浪者，上海海港2-3負于對手，最終4勝2負的成績因為凈勝球劣勢小組第二出線，浦和紅鉆小組第一。也正是小組賽最后一輪輸給西悉尼流浪者，很多球迷吐槽海港為了在淘汰賽避開K聯賽的濟州SK，所以故意輸球落到小組第二，這樣淘汰賽就可以對陣同為中超球隊的江蘇蘇寧。
十六強戰，首回合上海海港主場2-1擊敗江蘇蘇寧，次回合客場又3-2取勝，以兩回合總比分5-3將中超隊友送回家。八強戰，上海海港再碰中超球隊廣州恒大，首回合海港主場4-0大勝，次回合客場1-5敗北，最后兩回合總比分5-5，海港依然憑借客場進球多晉級四強。半決賽，首回合上海海港主場1-1戰平浦和紅鉆，次回合客場0-1敗北，最終兩回合總比分1-2止步四強，這也是上海海港迄今為止在亞冠賽場上的最好成績。
2018賽季，上海海港第三次出戰亞冠，附加賽1-0力克清萊聯，晉級正賽。小組賽首輪，上海海港客場1-0力克川崎前鋒，第二輪主場4-1大勝墨爾本勝利取得兩連勝，接下來兩輪，海港先是主場2-2與蔚山HD戰成平手，隨后客場1-0擊敗蔚山HD帶走三分，第五輪主場1-1逼平川崎前鋒，第六輪客場1-2負于墨爾本勝利，以3勝2平1負的戰績小組第一出線。
淘汰賽階段，十六強賽首回合上海海港客場1-3不敵鹿島鹿角，次回合雖然主場2-1擊敗鹿島鹿角，但依然以總比分2-3出局，止步十六強。
2019賽季，上海海港第四次出戰亞冠，作為2018賽季中超冠軍，不需要再參加附加賽。小組賽首輪，上海海港主場1-0力克川崎前鋒，第二輪客場0-1負于蔚山HD，接下來兩輪，海港先客后主分別3-3、2-2與悉尼FC戰成平手，第五輪客場再戰川崎前鋒2-2握手言和，最后一輪回到主場，背水一戰的海港5-0大勝蔚山現代，奧斯卡帶帽，送還給K聯賽球隊一次慘案，以2勝3平1負的戰績小組第二出線。
進入淘汰賽，十六強賽主客場兩回合上海海港與全北現代均戰成1-1平，最終點球大戰上海海港5-3勝出，以總比分7-5將全北現代送回家。八強戰，首回合上海海港主場2-2戰平浦和紅鉆，次回合客場又與對手戰成1-1，雖然兩回合總比分3-3，但是因為客場進球數少慘遭淘汰，第二次止步八強。
2020賽季，上海海港開啟第五次亞冠征程，附加賽3-0輕松拿下武里南聯。小組賽階段，首輪上海海港客場2-1力克悉尼，隨后客場2-1擊敗全北現代，接下來兩輪，海港先是主場0-1負于橫濱水手，隨后客場2-1擊敗橫濱水手完成復仇，而這場比賽也是上海海港到目前為止最后一次在亞冠賽場上擊敗日本球隊。最后兩個主場，上海海港先是主場0-4慘敗于悉尼，著名的：“兩手一攤，我是傅歡”就是來自這場比賽，隨后0-2負于全北現代，以3勝3負的戰績小組第二出線。
亞冠從這個賽季開始，淘汰賽從主客場兩回合改成一場定勝負。這次亞冠十六強賽，上海海港0-2負于神戶勝利船，這是海港面對日職聯球隊七連敗的第一敗。
上海海港前五次參加亞冠聯賽，全部都晉級到淘汰賽階段，這個成績對于中超球隊來說，已經相當不錯。不過接下來三個賽季，海港在亞冠賽場上幾乎沒有太多存在感。
2021賽季，上海海港第六次參加亞冠，附加賽0-1被卡雅擊敗，無緣小組賽。
接下來這個賽季，亞冠開始改制將賽季跨年，2022-23賽季，廣州隊和山東泰山選擇讓年輕隊出戰，而上海海港選擇直接退出亞冠聯賽。
2023-24賽季，上海海港在附加賽2-3負于巴吞聯，再次無緣小組賽。
2024-25賽季，亞冠改制，小組賽分為東西亞兩個賽區各12支球隊，每支球隊踢八場，對手均為賽前抽簽決定。
小組賽第一輪，上海海港主場2-2戰平柔佛新山，第二輪海港客場0-3負于浦項鐵人，第三輪回到主場海港3-2力克中央海岸水手。
第四輪客場1-3不敵川崎前鋒這是海港面對日職聯球隊七連敗的第二敗。
第五輪客場面對蔚山HD，海港硬氣的以3-1取勝帶走三分，第六輪主場1-1戰平光州。
第七輪客場對陣神戶勝利船結果0-4慘敗，這是海港面對日職聯球隊七連敗的第三敗。
第八輪主場面對橫濱水手，再次以0-2敗下陣來，這是海港面對日職聯球隊七連敗的第四敗。
最終海港以2勝2平4負積8分的戰績，排在東亞區第八名，壓線晉級淘汰賽。
淘汰賽十六強戰，上海海港先主后客兩回合分別以0-1、1-4被橫濱水手雙殺，淘汰出局，這是海港面對日職聯球隊七連敗的第五和第六敗。
正在進行的2025-26賽季亞冠精英聯賽，上海海港小組賽首輪0-3再負神戶勝利船，遭遇對陣日職聯球隊的七連敗。好在上一輪，海港客場1-1逼平廣島三箭，將這個對日職聯球隊七連敗的尷尬記錄終結。
接下來，上海海港將在10月21日晚主場迎戰日職聯的町田澤維亞，希望海港將士們能夠上下一心，擊敗對手，終結對陣日職聯球隊八場不勝的記錄，甚至能送給對手一場慘案。
