Нокаут-стадия В нокаут-стадии участвовали 16 команд, прошедших групповой этап турнира. Матчи проводились в четыре раунда, в каждом из которых выбывала половина команд, вышедших в этот раунд. Последовательность раундов была следующей: раунд 16, четвертьфинал, полуфинал, финал. Также проводился плей-офф для определения третьего/четвертого места. В каждой игре на стадии нокаута за любой ничьей на 90-й минуте следовало 30 минут дополнительного времени; если счет оставался равным, проводилась серия пенальти (не менее пяти, а при необходимости и больше), чтобы определить, кто выходит в следующий раунд. Счет после дополнительного времени обозначается (aet), а серия пенальти обозначается (p).
| Раунд 16 | | Четвертьфиналы | | Полуфиналы | | Окончательный |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 24 июня - Турин | | | | | | | | | |
|
| Бразилия | 0 |
| 30 июня - Флоренция |
| Аргентина | 1 | |
| Аргентина (р) | 0 (3) |
| 26 июня - Верона |
| | Югославия | 0 (2) | |
| Испания | 1 |
| | 3 июля - Неаполь |
| Югославия (aet) | 2 | |
| Аргентина (p) | 1 (4) |
| 25 июня - Генуя |
| | Италия | 1 (3) | |
| Ирландия (р) | 0 (5) |
| 30 июня - Рим | |
| Румыния | 0 (4) | |
| Ирландия | 0 |
| 25 июня - Рим |
| | Италия | 1 | |
| Италия | 2 |
| | 8 июля - Рим |
| Уругвай | 0 | |
| Аргентина | 0 |
| 23 июня - Бари |
| | Западная Германия | 1 |
| Чехословакия | 4 |
| 1 июля - Милан | |
| Коста-Рика | 1 | |
| Чехословакия | 0 |
| 24 июня - Милан |
| | Западная Германия | 1 | |
| Западная Германия | 2 |
| | 4 июля - Турин |
| Нидерланды | 1 | |
| Западная Германия (p) | 1 (4) |
| 23 июня - Неаполь |
| | Англия | 1 (3) | | Третье место |
| Камерун (aet) | 2 |
| 1 июля - Неаполь | | 7 июля - Бари |
| Колумбия | 1 | |
| Камерун | 2 | Италия | 2 |
| 26 июня - Болонья |
| | Англия (aet) | 3 | | Англия | 1 |
| Англия (aet) | 1 |
| | |
| Бельгия | 0 | |
|
Раунд 16
В двух матчах - Аргентина против Бразилии и Италия против Уругвая - бывшие страны-чемпионы встретились друг с другом, а Западная Германия встретилась с Нидерландами в матче-реванше финала Кубка мира 1974 года.
Южноамериканская игра была выиграна для Аргентины благодаря голу Клаудио Каниггиа за 10 минут до конца после прорыва бразильской обороны Диего Марадоны и выдающейся игры вратаря Серхио Гойкочеа. Позже стало известно, что Марадона и Рикардо Джусти предложили Бранко воду, подмешанную в транквилизаторы, в перерыве матча, чтобы замедлить его во втором тайме. Первоначально дискредитированный прессой, Бранко публично доказал свою правоту спустя годы, когда Марадона признался в этом эпизоде в телевизионном шоу в Аргентине. Что касается Италии, то благодаря сильному второму тайму хозяева победили Уругвай со счетом 2:0, благодаря еще одному голу Скиллачи и одному голу Альдо Серены.
Матч между сборными Западной Германии и Нидерландов проходил в Милане, и в составе обеих команд было несколько известных игроков из двух миланских клубов (немцы Андреас Бреме, Лотар Маттеус и Юрген Клинсманн из "Интернационале" и голландцы Марко ван Бастен, Рууд Гуллит и Франк Райкаард из "Милана"). После 22-й минуты Руди Фёллер и Райкаард были удалены с поля после ряда инцидентов (включая плевок Райкаарда в Фёллера) между двумя игроками, в результате которых аргентинский судья не оставил другого выбора, кроме как удалить обоих. Когда игроки вместе уходили с поля, Райкаард во второй раз плюнул в Фёллера. В начале второго тайма Юрген Клинсманн вывел западных немцев вперед, а Андреас Бреме добавил второй мяч за восемь минут до конца. Пенальти Рональда Кумана в ворота Нидерландов на 89-й минуте сократил счет до 2:1, но немцы довели игру до конца, чтобы взять реванш за поражение от голландцев на предыдущем чемпионате Европы.
Тем временем, героическая игра Камеруна и Роджера Миллы продолжилась в матче с Колумбией. Милла вышел на замену во втором тайме при безголевом счете, а в середине дополнительного времени забил гол. Через три минуты он забил второй мяч после того, как колумбийский вратарь Рене Хигита был выбит Миллой из своих ворот, оставив нападающего свободным, чтобы тот смог забить мяч в пустые ворота. Хотя вскоре Камерун сократил отставание до 2:1, он выстоял и стал первой африканской командой, вышедшей в четвертьфинал Кубка мира. Коста-Рика была комфортно обыграна со счетом 4:1 Чехословакией, за которую Томаш Скугравы забил второй и последний хет-трик турнира.
Матч Республики Ирландия с Румынией остался безголевым после дополнительного времени, и ирландская сторона выиграла 5:4 по пенальти. Дэвид О'Лири реализовал пенальти, который обеспечил Ирландии выход в четвертьфинал. Таким образом, Ирландия стала первой командой со времен Швеции в 1938 году, которая вышла в последнюю восьмерку финального турнира Кубка мира, не выиграв ни одного матча. Югославия обыграла Испанию со счетом 2:1 после дополнительного времени, причем оба гола югославов забил Драган Стойкович. В финале отборочного турнира Англия играла с Бельгией, когда полузащитник Дэвид Плэтт своим размашистым залпом переломил патовую ситуацию, когда игра была в нескольких мгновениях от серии пенальти.
| 23 июня 199017 :00 | Камерун  | 2-1 (a.e.t. ) | Колумбия | Стадио Сан Паоло, Неаполь |
| Мила 106', 109' | | Redín 115' |
| 23 июня 1990 года21 :00 | Чехословакия  | 4-1 | Коста-Рика | Стадио Сан Никола, Бари |
| Skuhravý 12', 63', 82' Kubík 75' | | Гонсалес 54' |
| 24 июня 199017 :00 | Бразилия .svg.png) | 0-1 | Аргентина | Стадио делле Альпи, Турин |
| | Caniggia 80' |
| 25 июня 199017 :00 | Республика Ирландия  | 0-0 (a.e.t. ) | Румыния | Стадио Луиджи Феррарис, Генуя |
| | |
| | Штрафы | | |
| Sheedy Houghton Townsend Cascarino O'Leary  | 5-4 | Хаги Лупу Ротариу Лупеску Тимофте | |
| 25 июня 1990 года21:00 | Италия  | 2-0 | Уругвай | Стадио Олимпико, Рим |
| Schillaci 65' Серена 83' | | |
| 26 июня 199017 :00 | Испания  | 1-2 (a.e.t. ) | Югославия | Стадио Марк'Антонио Бентегоди, Верона |
| Салинас 83' | | Стойкович 78', 92' |
| 26 июня 1990 года21 :00 | Англия  | 1-0 (a.e.t. ) | Бельгия | Стадио Ренато Далл'Ара, Болонья |
| Platt 119' | | |
Четвертьфиналы
В первой игре последней восьмерки Аргентина и югославская команда, сокращенная до 10 человек после получаса игры, сыграли в безголевую ничью. Аргентинцы вышли в полуфинал, победив в серии пенальти со счетом 3:2, несмотря на то, что Марадона спас свой пенальти. Второй промах аргентинцев (Педро Трольо) мог привести к поражению, пока вратарь Серхио Гойкочеа, игравший из-за того, что первый игрок Нери Пумпидо сломал ногу на групповом этапе, не спас свою команду, остановив два последних удара югославов.
Чемпионат мира по футболу для Республики Ирландия завершился единственным голом Шиллачи в первом тайме четвертьфинала с хозяевами - Италией. Западная Германия победила Чехословакию благодаря пенальти Лотара Маттеуса на 25-й минуте.
Самым интригующим матчем четвертьфинала был матч между сборными Англии и Камеруна. Помимо всего прочего, это был единственный четвертьфинал, в котором было забито более одного гола. Несмотря на героические действия Камеруна в начале турнира, Дэвид Платт вывел Англию вперед на 25-й минуте. В перерыве в игру был введен Милла. Во втором тайме в течение пяти минут игра перевернулась: сначала Камеруну назначили пенальти, с которого Эммануэль Кунде сравнял счет; затем на 65-й минуте Юджин Экеке вывел Камерун вперед. Камерун за восемь минут до выхода в полуфинал пропустил пенальти, который реализовал Гари Линекер. В середине дополнительного времени в ворота Англии был назначен еще один пенальти, и Линекер снова забил с точки. Англия впервые за 24 года вышла в полуфинал.
| 30 июня 199017 :00 | Аргентина  | 0-0 (a.e.t. ) | Югославия | Стадио Комунале, Флоренция |
| | |
| | Штрафы | | |
| Серрисуэла  Бурручага Марадона Трольо Дезотти  | 3-2 | Стойкович Просинечки Савичевич Брнович Хаджибегич | |
| 30 июня 1990 года21 :00 | Республика Ирландия  | 0-1 | Италия | Стадио Олимпико, Рим |
| | Schillaci 38' |
| 1 июля 199017 :00 | Чехословакия  | 0-1 | Западная Германия | Сан-Сиро, Милан |
| | Маттеус 25' (пен.) |
| 1 июля 199021 :00 | Камерун  | 2-3 (a.e.t. ) | Англия | Стадио Сан Паоло, Неаполь |
| Кунде 61' (пен. ) Экеке 65' | | Платт 25' Линекер 83' (пен.), 105' (пен.) |
Полуфиналы
В первом полуфинале в Неаполе встретились хозяева турнира, Италия, и чемпион мира, Аргентина. На 17-й минуте Тото Скиллачи снова вывел Италию вперед, но Клаудио Канниджа сравнял счет в середине второго тайма, прервав серию чистых голов Вальтера Дзенги на протяжении всего турнира. Больше голов не было ни в течение 90 минут, ни в дополнительное время, несмотря на то, что Марадона (который в то время играл за Неаполь в Серии А) демонстрировал проблески магии, но было удаление: Рикардо Джусти из Аргентины получил красную карточку на 13-й минуте дополнительного времени. Аргентина прошла по пенальти, выиграв серию со счетом 4:3 после героических действий Гойкочеа.
Полуфинал между сборными Западной Германии и Англии на домашнем стадионе "Ювентуса" в Турине закончился безрезультатно в перерыве. Затем, на 60-й минуте, удар Андреаса Бреме был отражен Полом Паркером в собственные ворота. Англия сравняла счет через 10 минут, автором гола стал Гари Линекер. Игра закончилась со счетом 1:1. В дополнительное время было больше шансов, и Клинсманн допустил два грубых промаха, в то время как обе стороны пробили по воротам. Еще один гол Плэтта был отменен из-за офсайда. Матч дошел до пенальти, и Западная Германия победила со счетом 4:3.
| 3 июля 199020 :00 | Аргентина  | 1-1 (a.e.t. ) | Италия | Стадио Сан Паоло, Неаполь |
| Caniggia 67' | | Schillaci 17' |
| | Штрафы | | |
| Серрисуэла  Бурручага Олартикоэчеа  Марадона  | 4-3 | Baresi Баджо Де Агостини Донадони Серена | |
| 4 июля 199020 :00 | Западная Германия  | 1-1 (a.e.t. ) | Англия | Стадио делле Альпи, Турин |
| Бреме 60' | | Линекер 80' |
| | Штрафы | | |
| Brehme Matthäus Riedle Thon  | 4-3 | Линекер Бердсли Платт Пирс Уоддл | |
Матч за третье место
За 15 минут игры было забито три гола. Роберто Баджо открыл счет после редкой ошибки вратаря сборной Англии Питера Шилтона, который проводил свою последнюю игру перед выходом на пенсию, и предоставил ему простую возможность. Через 10 минут Дэвид Платт ударом головой выровнял игру, но через пять минут на Скиллачи сфолили в штрафной площади, что привело к назначению пенальти. Шиллачи сам встал, чтобы реализовать удар, который принес ему "Золотую бутсу" турнира за шесть забитых мячей. Через несколько минут гол Николы Берти был отменен, но хозяева заняли третье место. Англия получила утешительный приз - награду "Fair Play" за отсутствие красных карточек и наименьшее среднее количество желтых карточек за матч.
| 7 июля 199020 :00 | Италия  | 2-1 | Англия | Стадио Сан Никола, Бари |
| Баджо 71' Скиллачи 86' (пен.) | | Платт 81' |
Окончательный
Финал между сборными Западной Германии и Аргентины был назван самым циничным и низкокачественным из всех финалов Кубка мира. На 65-й минуте аргентинец Педро Монзон был удален за фол на Юргене Клинсманне, став первым игроком, удаленным в финале Кубка мира.
Аргентина, ослабленная дисквалификациями и травмами, не представляла особой угрозы для атаки на протяжении всего поединка, в котором доминировали западные немцы, которые с трудом создавали много явных возможностей для взятия ворот. Единственный гол в матче состоялся на 85-й минуте, когда мексиканский судья Эдгардо Кодесаль назначил пенальти в ворота сборной Западной Германии после того, как Роберто Сенсини сфолил на Руди Фёллере. Андреас Бреме, который позже заявил, что фола не было, реализовал пенальти и поставил точку в матче. В последние минуты матча Аргентина осталась вдевятером после того, как Густаво Дезотти получил вторую желтую карточку за игру, повалив Юргена Колера на землю во время перерыва в игре. Счет 1:0 стал еще одним первым: Аргентина стала первой командой, не сумевшей забить в финале Кубка мира.
Со своим третьим титулом (и тремя вторыми местами) Западная Германия - в своем последнем турнире перед воссоединением страны - стала самой успешной страной-участницей Кубка мира на тот момент. Менеджер сборной Западной Германии Франц Беккенбауэр стал единственным человеком, который одновременно был капитаном (в 1974 году) и руководил командой, выигравшей Кубок мира, и вторым человеком (после Марио Загалло из Бразилии), который выиграл Кубок мира как игрок и как менеджер команды. Это был также первый случай, когда команда из УЕФА выиграла финал у неевропейской команды.