Après la mort d’Adam, Chelsea à du mal à s’en remettre. Malgré un recrutement ambitieux (Martin, Kalou), pour compenser le départ d’Hazard, la phase de groupes débute mal. Le match retour à Anfield débute bien mal avec une faute Rami sur Leiva dans la surface de réparation. Défait à deux reprises par l’Inter Milan, Lille réalise l’exploit de l’emporter dans le froid moscovite (0-2). Cette victoire place les nordistes en position de force lors de l’ultime journée, à domicile face à Trabzonspor, tête de série numéro 4. Alors qu’une victoire devait permettre de rejoindre les 1/8, les dogues sont incapables de trouver la faille dans une défense turque regroupée. Après une bonne entame, Lille qui menait 2-0 à l’aller est rattrapé en toute fin de partie avec deux buts encaissés coup sur coup (83e et 84e). Cette mauvaise fin de match sera fatale lors du retour au Philips Stadion, et ce malgré l’ouverture du score de Frau (expulsé au cours de la rencontre). Il n’en sera rien, et c’est encore une lourde défaite 0-3 qui solde cette campagne. La phase aller se solde par trois matchs nuls. Le match retour à Goodison Park, constitue la 100e rencontre européenne du LOSC et se solde par une défaite sèche 3-0. Les dogues se déplacent ensuite en Russie d’où ils ramènent un nouveau nul 1-1, avant de terminer à domicile contre « les loups ».
La bonne entame de compétition se confirme au Stadium contre le Genoa (3-0). Lors du retour en Italie, Palacio (14e) et Crespo (58e) donnent l’avantage à leur équipe, mais Lille revient au score grâce à Frau (76e) et Gervinho (84e) qui croit arracher le nul au stade Luigi-Ferraris, mais c’est malheureusement Sculli qui clos le score 3-2. Suit ensuite une défaite logique à Mestalla sur un score de 3-1 pour les espagnols. À domicile, Cabaye (24e), Gervinho (39e) et Obraniak (80e) s’offrent une victoire logique 3-1, alors que dans le même temps, le Genoa est battu par Valence. Cependant, une série de mauvais résultats durant l’hiver va plonger le club dans une crise, qui atteindra son paroxysme durant les mois de janvier et février. Après une deuxième place acquise en Ligue 1 sous les ordres de Christophe Galtier, le LOSC retrouve la coupe d’Europe après trois ans d’absence. La qualification n’est obtenue que lors de la dernière journée, grâce à une victoire sous la neige face à La Gantoise. Sous les ordres de son nouvel entraîneur Jocelyn Gourvennec, maillot de foot chelsea le LOSC tarde à prendre ses marques dans la compétition. L’équipe nordiste débute mi-septembre sa phase de groupes à domicile en recevant le Sporting Portugal, placé dans le chapeau 1 lors du tirage au sort.
Placé dans le chapeau 2 lors du tirage au sort, le LOSC hérite du Sporting Portugal comme tête de série du groupe. Contrairement à la coutume, Liverpool ne s’est pas entrainé la veille à Villeneuve d’Ascq, mais l’a fait dans son centre de Melwood. Placé dans le chapeau 4 lors du tirage au sort, le LOSC fait office de « petit poucet » de la compétition, puisqu’il s’agit de l’équipe avec le plus faible indice UEFA parmi les 32 qualifiées pour la phase de groupes (11.699). Logiquement, le club hérite d’un tirage au sort relevé où figure Chelsea (vainqueur de la précédente Ligue Europa), l’Ajax Amsterdam (demi-finaliste de la précédente édition) et Valence, déjà croisé à deux reprises par le passé. La rencontre du 29 août face à Copenhague est la seconde disputée dans le nouveau stade et la première en Coupe d’Europe. Contrairement à la plupart des clubs européens, le Real Madrid est la propriété collective de ses « socios » (ses sociétaires), qui le gèrent depuis sa création. Après ces multiples échecs en Espagne, Rafael Benítez décide de développer sa culture du football en visitant des clubs à travers l’Europe.
Après une cinquième place obtenue en championnat lors de la saison précédente, Lille retrouve l’Europe. Tête de série numéro 3, Lille retrouve l’Europe comme il l’a quitté face à Eindhoven : après avoir mené 2-0, les dogues sont rattrapés 2-2 en fin de match par le CSKA Moscou. Volkswagen-Arena dépeuplée, les dogues l’emportent 1-3 et finissent la phase de groupe à la première place. Pire encore, dans le même temps Moscou l’emporte à Milan et dépasse Lille, qui finit dernier du groupe. Cette saison est particulièrement importante dans l’histoire du LOSC, puisque ce dernier réalise le doublé championnat et coupe de France, titres qui lui échappent respectivement depuis 1954 et 1955. Ce doublé, le deuxième de l’histoire des Dogues après celui de la saison 1945-1946 et le seizième de l’histoire du football français, est célébré avec ferveur dans la métropole lilloise. Chose faite puisque les Blues, bénéficiant des exclusions de Gabriel Paulista et Santi Cazorla, ouvrent d’abord le score après la pause par l’intermédiaire de Kurt Zouma puis Eden Hazard à la fin du match. Lors de la première journée à domicile contre Valence, Gervinho (86e) égalise en fin de match et répond à Mata. Placé dans le deuxième chapeau et plutôt protégé par son coefficient UEFA, le LOSC hérite tout de même d’un groupe corsé composé de Valence, club habitué à la Ligue des champions, du Genoa, l’épouvantail du quatrième chapeau, et du Slavia Prague, champions en titre de République tchèque.