Nacional clasificó a los octavos de final de la Copa Libertadores en 12 de las últimas 20 ediciones, pero solo tres veces llegó hasta cuartos. En 2009 avanzó por la deserción de los equipos mexicanos, a raíz de la gripe A (H1N1), en 2016 eliminó al Corinthians por los goles de visitante y en 2020 se sacó de encima a Independiente del Valle por penales.
Son 15 las series de eliminación directa desde 2004 a la fecha, con un saldo de tres triunfos y 12 derrotas. El número es peor si se consideran los partidos ganados, empatados y perdidos, ya que sobre un total de 30 compromisos el Bolso consiguió apenas tres triunfos, 14 empates y 13 derrotas.
En el medio estuvo la Copa Libertadores 2018 con tres victorias y un empate en los cuatro partidos de eliminación directa, pero no entran en el número global porque fueron partidos previos a la fase de grupos, al igual que la eliminación de 2014 a manos de Palestino.
Los triunfos tricolores a partir de octavos de final de la Copa Libertadores en los últimos años fueron ante Necaxa (3-2 a domicilio y 1-0 de local en 2007) y Real Garcilaso (1-0 de local en 2013, con posterior eliminación por penales.
2004 - eliminado 2-5
Deportivo Táchira 3-0 Nacional
Nacional 2-2 Deportivo Táchira
2006 - eliminado 1-2
Nacional 1-2 Internacional
Internacional 0-0 Nacional
2007 - clasificó 4-2
Necaxa 2-3 Nacional
Nacional 1-0 Necaxa
2008 - eliminado 0-0
Nacional 0-0 San Pablo
San Pablo 2-0 Nacional
2009
Palmeiras 1-1 Nacional
Nacional 0-0 Palmeiras (clasificó por gol de visitante)
Estudiantes 1-0 Nacional
Nacional 1-2 Estudiantes (perdió 3-1)
2010 - eliminado 1-6
Cruzeiro 3-1 Nacional
Nacional 0-3 Cruzeiro
2013 - eliminado por penales
Real Garcilaso 1-0 Nacional
Nacional 1-0 Real Garcilaso
2014 (FASE PREVIA)
Palestino 1-0 Nacional
Nacional 2-1 Palestino
2016
Nacional 0-0 Corinthians
Corinthians 2-2 Nacional (avanzó por gol de visitante)
Nacional 1-1 Boca Juniors
Boca Juniors 1-1 Nacional (eliminado por penales)
2017 - eliminado 0-3
Nacional 0-1 Botafogo
Botafogo 2-0 Nacional
2018 (FASES PREVIAS)
Chapecoense 0-1 Nacional
Nacional 1-0 Chapecoense
Banfield 2-2 Nacional
Nacional 1-0 Banfield
2019 - eliminado 0-3
Nacional 0-1 Internacional
Internacional 2-0 Nacional
2020
Independiente del Valle 0-0 Nacional
Nacional 0-0 Independiente del Valle (avanzó por penales)
River Plate 2-0 Nacional
Nacional 2-6 River Plate (eliminado 2-2)
2023 - eliminado por penales
Nacional 0-0 Boca Juniors
Boca Juniors 2-2 Nacional