En la Fase 2 de la Copa Libertadores 2023 participaron dieciséis equipos: dos de Brasil, Chile y Colombia; uno de Argentina, Bolivia, Ecuador, Paraguay, Perú, Uruguay y Venezuela; junto a los tres clasificados de la Fase 1. Estos fueron distribuidos en ocho emparejamientos de acuerdo con el sorteo previo. Cada pareja de equipos se enfrentó en una serie de dos partidos, a ida y vuelta. En caso de empate en el total de goles, se recurriría a los tiros desde el punto penal, sin tiempo suplementario previo, y sin que se considerara la regla del gol de visitante como criterio de desempate. Los ganadores clasificaron a la Fase 3.^[1]​^[2]​

El sorteo se realizó el 21 de diciembre de 2022 a las 12:00 (UTC-3) en la sede de Conmebol, en Luque, Paraguay.^[3]​^[4]​^[5]​

Huracán	Always Ready	Atlético Mineiro	Fortaleza	Curicó Unido	Magallanes	Independiente Medellín	Millonarios
Clasificado	Eliminado	Clasificado	Clasificado	Eliminado	Clasificado	Clasificado	Clasificado

El Nacional	Universidad Católica	Cerro Porteño	Nacional	Sporting Cristal	Boston River	Deportivo Maldonado	Carabobo
Eliminado	Eliminado	Clasificado	Eliminado	Clasificado	Eliminado	Eliminado	Eliminado

Atlético Mineiro	vs.	Carabobo	Sporting Cristal	vs.	Nacional	Fortaleza	vs.	Deportivo Maldonado	Independiente Medellín	vs.	El Nacional
0 3 3		0 1 1	0 5 5		2 1 3	0 4 4		0 0 0	2 2 4		2 1 3
Always Ready	vs.	Magallanes	Cerro Porteño	vs.	Curicó Unido	Huracán	vs.	Boston River	Millonarios	vs.	Universidad Católica
0 1 1		3 3 6	1 1 2		0 0 0	0 1 1		0 0 0	0 2 2		0 1 1

22 de febrero, 20:30 (UTC-4)	Carabobo	0:0	Atlético Mineiro	Estadio Olímpico de la UCV, Caracas
		Reporte		Árbitro: Gery Vargas VAR: Nicolás Gallo

Uniformes
Carabobo	Atlético Mineiro

1 de marzo, 21:30 (UTC-3)	Atlético Mineiro	3:1 (2:1)	Carabobo	Estadio Mineirão, Belo Horizonte
	Hulk  15' Paulinho  18' Edenilson  73'	Reporte	Pernía  45+3'	Árbitro: Diego Haro VAR: Silvio Trucco

Uniformes
Atlético Mineiro	Carabobo

21 de febrero, 19:00 (UTC-3)	Nacional	2:0 (0:0)	Sporting Cristal	Estadio Defensores del Chaco, Asunción
	Martínez  46' Aguilar  90+7'	Reporte		Árbitro: Anderson Daronco VAR: Wagner Reway

Uniformes
Nacional	Sporting Cristal

28 de febrero, 19:00 (UTC-5)	Sporting Cristal	5:1 (0:0)	Nacional	Estadio Nacional, Lima
	Ávila  46', 64' Ignácio  74' Lora  89' Corozo  90+5'	Reporte	Caballero  47'	Árbitro: Cristián Garay VAR: Angelo Hermosilla

Uniformes
Sporting Cristal	Nacional

23 de febrero, 21:00 (UTC-3)	Deportivo Maldonado	0:0	Fortaleza	Estadio Domingo Burgueño Miguel, Maldonado
		Reporte		Árbitro: Carlos Betancur VAR: Jhon Perdomo

Uniformes
Deportivo Maldonado	Fortaleza

2 de marzo, 21:00 (UTC-3)	Fortaleza	4:0 (0:0)	Deportivo Maldonado	Arena Castelão, Fortaleza
	Thiago Galhardo  50' Lucero  83', 90+2' Guilherme  86'	Reporte		Árbitro: Jesús Valenzuela VAR: Carlos Orbe

Uniformes
Fortaleza	Deportivo Maldonado

22 de febrero, 17:00 (UTC-5)	El Nacional	2:2 (0:1)	Independiente Medellín	Estadio Rodrigo Paz Delgado, Quito
	Palacios  55' Carrillo  67' (pen.)	Reporte	Valencia  19' Londoño  87'	Árbitro: Gustavo Tejera VAR: Andrés Cunha

Uniformes
El Nacional	Independiente Medellín

1 de marzo, 19:00 (UTC-5)	Independiente Medellín	2:1 (0:0)	El Nacional	Estadio Atanasio Girardot, Medellín
	Monroy  67' Cambindo  73'	Reporte	Parrales  90+3'	Árbitro: Raphael Claus VAR: Wagner Reway

Uniformes
Independiente Medellín	El Nacional

23 de febrero, 19:00 (UTC-3)	Magallanes	3:0 (1:0)	Always Ready	Estadio El Teniente, Rancagua
	Vilches  21' Piñero  80' Filla  89'	Reporte		Árbitro: Andrés Merlos VAR: Germán Delfino

Uniformes
Magallanes	Always Ready

2 de marzo, 18:00 (UTC-4)	Always Ready	1:3 (0:1)	Magallanes	Estadio Hernando Siles, La Paz
	Reyes  90+1'	Reporte	Vásquez  10' Alfaro  50' Flores  53'	Árbitro: Alexis Herrera VAR: Rafael Traci

Uniformes
Always Ready	Magallanes

21 de febrero, 21:00 (UTC-3)	Curicó Unido	0:1 (0:0)	Cerro Porteño	Estadio Monumental, Santiago
		Reporte	Patiño  89'	Árbitro: Yael Falcón Pérez VAR: Germán Delfino

Uniformes
Curicó Unido	Cerro Porteño

28 de febrero, 19:00 (UTC-3)	Cerro Porteño	1:0 (0:0)	Curicó Unido	Estadio General Pablo Rojas, Asunción
	Morales  51'	Reporte		Árbitro: Wilmar Roldán VAR: Jhon Ospina

Uniformes
Cerro Porteño	Curicó Unido

22 de febrero, 21:00 (UTC-3)	Boston River	0:0	Huracán	Estadio Centenario, Montevideo
		Reporte		Árbitro: Wilmar Roldán VAR: Jhon Perdomo

Uniformes
Boston River	Huracán

1 de marzo, 19:00 (UTC-3)	Huracán	1:0 (1:0)	Boston River	Estadio Tomás Adolfo Ducó, Buenos Aires
	Cóccaro  45+7' (pen.)	Reporte		Árbitro: Wilton Sampaio VAR: Rodolpho Toski

Uniformes
Huracán	Boston River

23 de febrero, 19:00 (UTC-5)	Universidad Católica	0:0	Millonarios	Estadio Rodrigo Paz Delgado, Quito
		Reporte		Árbitro: Braulio Machado VAR: Rodolpho Toski

Uniformes
Universidad Católica	Millonarios

2 de marzo, 19:00 (UTC-5)	Millonarios	2:1 (0:1)	Universidad Católica	Estadio El Campín, Bogotá
	Castro  62' Cataño  68'	Reporte	Díaz  38' (pen.)	Árbitro: Facundo Tello VAR: Mauro Vigliano

Uniformes
Millonarios	Universidad Católica

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