En la segunda fase de la Copa Sudamericana 2015 participaron treinta equipos, de los cuales dieciséis provenían de la primera fase, los restantes, fueron de Argentina y Brasil, que comenzaron a competir desde esta etapa. Cada llave se disputa a dos partidos; cada cuadro jugó una vez de local, de manera que aquel que obtuvo más goles a lo largo de los dos encuentros clasificó a los octavos de final. En caso de empate en el total de goles, se hubiera aplicado la regla del gol de visitante y si aún persistiese el empate se realizaría una tanda de penales, sin prórroga previa.

La novedad de esta edición, fue que a partir de esta fase pudieron enfrentarse equipos que en la primera fase estuvieron en la misma zona.

El sorteo de esta fase (como el de la primera fase y los octavos de final) fue realizado en Luque, Paraguay, el 16 de julio de 2015 a las 20:00 (UTC-4).^[1]​

	vs.			vs.			vs.			vs.			vs.
Liga de Quito 1 1 2		Nacional 0 0 0	Defensor Sporting 3 1 4		Universitario 0 0 0	Nacional 0 1 1		Independiente Santa Fe 2 0 2	Deportivo La Guaira 1 0 1		Sportivo Luqueño 1 4 5	Brasília 0 2 2		Goiás 0 0 0
	vs.			vs.			vs.			vs.			vs.
Olimpia 1 2 3		Águilas Doradas 1 1 2	Tigre 2 0 2		Huracán 5 1 6	Ponte Preta 1 0 1		Chapecoense 1 3 4	Universidad Católica 2 0 2		Libertad 3 1 4	Bahia 1 1 2		Sport Recife 0 4 4
	vs.			vs.			vs.			vs.			vs.
Arsenal 1 0 1		Independiente 1 1 2	Joinville 0 0 0		Atlético Paranaense 2 1 3	Deportes Tolima 0 2 2		Junior 1 0 1	Emelec 0 0 0 (3)		Juventud 0 0 0 (2)	Belgrano 1 1 2		Lanús 1 5 6

26 de agosto de 2015, 16:45 (UTC-5)	Liga de Quito	1:0 (1:0)	Nacional	Estadio Casa Blanca, Quito
	Matamoros  39'	Reporte		Asistencia: 10 000 espectadores Árbitro: Víctor Carrillo

16 de septiembre de 2015, 18:00 (UTC-4)	Nacional	0:1 (0:0)	Liga de Quito	Estadio Defensores del Chaco, Asunción
		Reporte	Cavallaro  86' (pen.)	Árbitro: Luiz Flávio de Oliveira

Ida

Liga de Quito 1 Nacional 0 26 de agosto de 2015, 16:45 (UTC-5) Estadio Casa Blanca, Quito — 10 000 espectadores 22 POR Alexander Domínguez 14 DEF José Quinteros   2 DEF Norberto Araujo 27 DEF Luis Romero 12 DEF José Madrid   8 MED Fernando Hidalgo 16 MED José Cevallos   7 MED Juan Cavallaro 59' 10 MED Hólger Matamoros 75' 19 MED Diego Morales   9 DEL Luis Congo 63' Entrenador Luis Zubeldía   1 POR Ignacio Don   4 DEF David Mendoza 15 DEF Raúl Piris 12 DEF Ramón Coronel 23 DEF Gustavo Velásquez 18 MED Derlis Orué 28 MED Marcos Riveros   8 MED Juan Argüello 14 MED Marcos Melgarejo 80'   7 DEL Rodrigo Teixeira 69' 26 DEL Brian Montenegro Entrenador Daniel Raschle Sustituciones 21 MED Michael Quiñónez 59' 28 DEL Jonathan Álvez 63' 17 DEL Narciso Mina 75' 16 DEL Cristian Colmán 69' 25 MED Héctor Bustamante 80' Goles 39' Hólger Matamoros 1-0 Amonestaciones 79' Norberto Araujo 84' Jonathan Álvez 27' Ignacio Don 34' Marcos Riveros 84' Raúl Piris Árbitro Víctor Carrillo Árbitros asistentes Jonny Bossio Coty Carrera Cuarto Árbitro Carlos Orbe Reporte

Vuelta

Nacional 0 Liga de Quito 1 16 de septiembre de 2015, 18:00 (UTC-3) Estadio Defensores del Chaco, Asunción — Sin datos sobre espectadores   1 POR Ignacio Don   4 DEF David Mendoza 15 DEF Raúl Piris 12 DEF Ramón Coronel 23 DEF Gustavo Velásquez 18 MED Derlis Orué 28 MED Marcos Riveros   8 MED Juan Argüello 53' 14 MED Marcos Melgarejo 53'   7 DEL Rodrigo Teixeira 78' 26 DEL Brian Montenegro Entrenador Daniel Raschle 22 POR Alexander Domínguez 14 DEF José Quinteros 30 DEF Luis Cangá 27 DEF Luis Romero 12 DEF José Madrid   8 MED Fernando Hidalgo 16 MED José Cevallos 90'   5 MED Jefferson Intriago 10 MED Hólger Matamoros 79' 19 MED Diego Morales 88'   9 DEL Luis Congo Entrenador Luis Zubeldía Sustituciones 16 DEL Cristian Colman 53' 25 DEL Héctor Bustamante 53' 29 DEL Julio Santa Cruz 78'   7 MED Juan Cavallaro 79'   4 MED Andrés Mendoza 88' 13 DEF Néicer Reasco 90' Goles    86' Juan Cavallaro 0-1 Amonestaciones 68' Gustavo Velásquez 84' Ignacio Don 60' José Quinteros 70' Alexander Domínguez Expulsiones Árbitro Luiz Flávio de Oliveira Árbitros asistentes Marcelo Van Gasse Bruno Boschilia Cuarto Árbitro Ulises Mereles Reporte

26 de agosto de 2015, 16:45 (UTC-3)	Defensor Sporting	3:0 (0:0)	Universitario	Estadio Luis Franzini, Montevideo
	Acuña  69'  88' Lozano  75'	Reporte		Asistencia: 7000 espectadores Árbitro: Enrique Osses

15 de septiembre de 2015, 19:30 (UTC-5)	Universitario	0:1 (0:1)	Defensor Sporting	Estadio Monumental, Lima
		Reporte	Castro  4'	Árbitro: Omar Ponce

Ida

Defensor Sporting 3 Universitario 0 26 de agosto de 2015, 16:45 (UTC-3) Estadio Luis Franzini, Montevideo — 7000 espectadores 12 POR Martín Campaña   6 DEF Emilio Zeballos 19 DEF Andrés Scotti   2 DEF Guillermo De Los Santos   4 DEF Sebastián Ariosa 25 MED Martín Rabuñal 46'   8 MED Mauro Arambarri 16 MED Felipe Rodríguez 24 MED Brian Lozano 11 DEL Nicolás Olivera 59' 21 DEL Santiago Barboza Entrenador Juan Tejera 21 POR José Carvallo 27 DEF Rodrigo Cuba 17 DEF Braynner García   6 DEF Gustavo Dulanto   3 DEF Horacio Benincasa 10 MED Edison Flores 25 MED Ángel Romero 15 MED Josimar Vargas 20 MED Henry Giménez 79'   9 DEL Raúl Ruidíaz 79' 18 DEL Maximiliano Giusti Entrenador Luis Fernando Suárez Sustituciones 13 MED Mathias Cardaccio 45' 26 DEL Héctor Acuña 59' 11 DEL Germán Alemanno 79' 30 MED Juan Diego Gutiérrez 79' Goles 69' Héctor Acuña 1-0 75' Brian Lozano 2-0 88' Héctor Acuña 3-0 Amonestaciones 54' Yonatan Irrazabal 34' Josimar Vargas 68' José Carvallo 74' Braynner García 82' Horacio Benincasa Árbitro Enrique Osses Árbitros asistentes Marcelo Barraza Raúl Orellana Cuarto Árbitro Fernando Falce Reporte

Vuelta

Universitario 0 Defensor Sporting 1 15 de septiembre de 2015, 19:30 (UTC-5) Estadio Monumental, Lima — Sin datos sobre espectadores 21 POR José Carvallo 19 DEF Diego Chávez 17 DEF Braynner García 76' 14 DEF Néstor Duarte 13 DEF Joaquín Aguirre 72' 29 MED Emmanuel Páucar 5 MED Antonio Gonzáles 28 MED Roberto Siucho 30 MED Juan Diego Gutiérrez 11 DEL Germán Alemanno 18 DEL Maximiliano Giusti 56' Entrenador Roberto Chale 12 POR Martín Campaña   6 DEF Emilio Zeballos 19 DEF Andrés Scotti   2 DEF Guillermo De Los Santos   4 DEF Sebastián Ariosa 25 MED Facundo Castro 64' 13 MED Mathías Cardaccio   8 MED Mauro Arambarri 72' 16 MED Felipe Rodríguez 24 MED Brian Lozano 26 DEL Héctor Acuña 87' Entrenador Juan Tejera Sustituciones 24 DEL Andy Polo 56'   4 DEF Álvaro Ampuero 72'   2 DEF Andy Reátegui 76' 11 MED Nicolás Olivera 64' 25 MED Martín Rabuñal 72' 30 DEL Maximiliano Gómez 87' Goles 4' Facundo Castro 0-1 Amonestaciones 26' Joaquín Aguirre 57' Diego Chávez 24' Mauro Arambarri Expulsiones Árbitro Omar Ponce Árbitros asistentes Edwin Bravo Juan Carlos Macías Cuarto Árbitro Luis Garay Reporte

27 de agosto de 2015, 19:00 (UTC-3)	Nacional	0:2 (0:0)	Independiente Santa Fe	Estadio Gran Parque Central, Montevideo
		Reporte	Morelo  63' Seijas  74'	Asistencia: 20 000 espectadores Árbitro: Raúl Orosco

16 de septiembre de 2015, 19:00 (UTC-5)	Santa Fe	0:1 (0:0)	Nacional	Estadio El Campín, Bogotá
		Reporte	Romero  69'	Asistencia: 16 000 espectadores Árbitro: Mauro Vigliano

Ida

Nacional 0 Independiente Santa Fe 2 27 de agosto de 2015, 19:00 (UTC-3) Estadio Gran Parque Central, Montevideo — 20 000 espectadores   1 POR Esteban Conde 17 DEF Damián Eroza   5 DEF Matías Malvino 26 DEF Diego Polenta 22 DEF Alfonso Espino 11 MED Leandro Barcia 70' 14 MED Gonzalo Porras 19 MED Santiago Romero 16 MED Carlos de Pena 86' 10 MED Ignacio González 5' 24 DEL Iván Alonso Entrenador Gustavo Munúa 22 POR Leandro Castellanos   4 DEF Sergio Otálvaro 26 DEF Yerry Mina 21 DEF Francisco Meza   3 DEF Harold Cummings 33'   5 MED Yulián Anchico 17 MED Juan Daniel Roa 13 MED Sebastián Salazar 20 MED Luis Manuel Seijas 19 DEL Wilson Morelo 79' 28 DEL Daniel Angulo 85' Entrenador Gerardo Pelusso Sustituciones   2 DEF Sebastián Gorga 5'   3 MED Mathías Abero 70'   7 DEL Leandro Otormín 86' 27 DEF Ricardo Villarraga 33' 23 DEL Luis Quiñones 79' 30 MED Yeison Gordillo 85' Goles 63' Wilson Morelo 0-1 74' Luis Manuel Seijas 0-2 Amonestaciones 38' Santiago Romero 78' Matías Malvino 15' Harold Cummings 32' Yerry Mina 35' Ricardo Villarraga 38' Luis Manuel Seijas 40' Daniel Angulo Expulsiones 2' Diego Polenta 41' Iván Alonso 40' Yulián Anchico Árbitro Raúl Orosco Árbitros asistentes Javier Bustillos Juan Pablo Montaño Cuarto Árbitro Andrés Cunha Reporte

Vuelta

Independiente Santa Fe 0 Nacional 1 16 de septiembre de 2015, 19:00 (UTC-5) Estadio El Campín, Bogotá — 16 000 espectadores   22 POR Leandro Castellanos   4 DEF Sergio Otálvaro   26 DEF Yerry Mina   21 DEF Francisco Meza   27 DEF Ricardo Villarraga   17 MED Juan Roa   13 MED Sebastián Salazar   20 MED Luis Manuel Seijas   23 DEL Luis Quiñones 83'   19 DEL Wilson Morelo   28 DEL Daniel Angulo 74' Entrenador Gerardo Pelusso   1 POR Esteban Conde   4 DEF Jorge Fucile   2 DEF Sebastián Gorga   26 DEF José Ajá   22 DEF Alfonso Espino 45'   8 MED Sebastián Eguren   19 MED Santiago Romero 81'   14 MED Gonzalo Porras   3 DEL Mathías Abero 87'   30 DEL Sebastián Fernández   13 DEL Sebastian Abreu Entrenador Gustavo Munúa Sustituciones   9 DEL Miguel Borja 74'   30 DEL Yeison Gordillo 83'   7 DEL Leandro Otormín 45'   21 MED Rodrigo Amaral 81'   11 MED Leandro Barcia 87' Goles 69' Santiago Romero 0-1 Amonestaciones 44' Leandro Castellanos 36' Alfonso Espino 85' Sebastián Gorga 90+1' Santiago Romero Expulsiones Árbitro Mauro Vigliano Árbitros asistentes Ernesto Uziga Ezequiel Brailovsky Cuarto Árbitro José Buitrago Reporte

27 de agosto de 2015, 17:00 (UTC-4:30)	Deportivo La Guaira	1:1 (1:1)	Sportivo Luqueño	Estadio Olímpico de la UCV, Caracas
	Arrieta  23'	Reporte	Di Vanni  29'	Asistencia: 1000 espectadores Árbitro: Diego Ceballos

15 de septiembre de 2015, 18:00 (UTC-4)	Sportivo Luqueño	4:0 (2:0)	Deportivo La Guaira	Estadio Feliciano Cáceres, Luque
	Ortega  7'  85' Leguizamón  25' (pen.) Ruiz  54'	Reporte		Asistencia: 6 000 espectadores Árbitro: Johnatan Fuentes

Ida

Deportivo La Guaira 1 Sportivo Luqueño 1 27 de agosto de 2015, 17:00 (UTC-4:30) Estadio Olímpico de la Universidad Central de Venezuela, Caracas — 1000 espectadores 25 POR Luis Rojas 19 DEF José Manríquez   4 DEF Daniel Benítez   5 DEF Ignacio González Barón 14 DEF Óscar González 10 MED Gustavo Rojas 81'   8 MED Javier García   6 MED Arquímedes Figuera 16 MED Vicente Suanno 60' 21 MED Edgar Pérez Greco 73' 18 DEL Fredys Arrieta Entrenador Leonardo González   1 POR Arnaldo Giménez   2 DEF Aquilino Giménez 14 DEF José Leguizamón 16 DEF Enrique Meza 15 DEF Marcelo Báez   6 MED Luis Miño   8 MED Miguel Godoy   4 MED Esteban Ramírez 46' 17 MED David Mendieta 77' 19 DEL Carlos Ortiz 67' 22 DEL Guido Di Vanni Entrenador Eduardo Rivera Sustituciones 23 DEL Matías Manzano 60' 20 MED Darwin González 73'   9 DEL Ángel Osorio 81'   7 DEL Derlis Alegre 46'   9 MED Óscar Ruiz 67' 21 MED Leonardo Delvalle 77' Goles 23' Fredys Arrieta 1-0 29' Guido Di Vanni 1-1 Amonestaciones 18' Vicente Suanno 70' Gustavo Rojas 46' Enrique Meza 51' Arnaldo Giménez 65' Aquilino Giménez Árbitro Diego Ceballos Árbitros asistentes Diego Bonfá Lucas Germanotta Cuarto Árbitro Mayker Gómez Reporte

Vuelta

Sportivo Luqueño 4 Deportivo La Guaira 0 15 de septiembre de 2015, 18:00 (UTC-3) Estadio Feliciano Cáceres, Luque — 6 000 espectadores   1 POR Arnaldo Giménez   2 DEF Aquilino Giménez   14 DEF José Leguizamón   16 DEF Enrique Meza   15 DEF Marcelo Báez   6 MED Luis Miño   8 MED Miguel Godoy 70'   17 MED David Mendieta 71'   9 MED Óscar Ruiz   22 DEL Guido Di Vanni 61'   18 DEL Jorge Ortega Entrenador Eduardo Rivera 25 POR Luis Rojas 19 DEF José Manríquez   4 DEF Daniel Benítez   5 DEF Ignacio González Barón 14 DEF Óscar González 10 MED Gustavo Rojas 63'   8 MED Javier García 81'   6 MED Arquímedes Figuera 16 MED Vicente Suanno 76' 21 MED Edgar Pérez Greco 18 DEL Fredys Arrieta Entrenador Leonardo González Sustituciones   7 DEL Derlis Alegre 61'   4 MED Esteban Ramírez 70' 20 MED Luis Matto 71'   7 DEL Framber Villegas 63' 23 DEL Matías Manzano 76' 17 MED Oscar Hernández 81' Goles 7' Jorge Ortega 1-0 25' José Leguizamón 2-0 54' Óscar Ruiz 3-0 85' Jorge Ortega 4-0 Amonestaciones 68' David Mendieta 47' Arquímedes Figuera 74' Ignacio González Barón Expulsiones 90' Ignacio González Barón Árbitro Jonhatan Fuentes Árbitros asistentes Carlos Pastorino Richard Trinidad Cuarto Árbitro Mario Díaz Reporte

18 de agosto de 2015, 21:15 (UTC-3)	Brasília	0:0	Goiás	Estadio Walmir Campelo Bezerra, Gama
		Reporte		Árbitro: Luis Sánchez

25 de agosto de 2015, 21:15 (UTC-3)	Goiás	0:2 (0:0)	Brasília	Estadio Serra Dourada, Goiânia
		Reporte	André Oliveira  50' De Morais  54'	Asistencia: 5075 espectadores Árbitro: Mario Díaz de Vivar

Ida

Brasília 0 Goiás 0 18 de agosto de 2015, 21:15 (UTC-3) Estadio Walmir Campelo Bezerra, Gama — Sin datos sobre espectadores 12 POR Artur   2 DEF Dedê   3 DEF André Oliveira   4 DEF Índio 16 DEF Marquinhos   5 MED Pedro Ayub 17 MED Murilo Rusalen   8 MED Vitor Anjinho 81'   6 MED Paulo Santos 68' 11 DEL Bruno de Morais 90'   9 DEL Giba Entrenador Omar Feitosa   1 POR Renan   2 DEF Everton 13 DEF Valmir Lucas 15 DEF Alex Alves 14 DEF Rafael Forster 21 MED Ygor 25 MED Juliano 18 MED Arthur 58' 16 MED Liniker 79' 19 MED Murilo Henrique 46'   7 DEL Bruno Henrique Entrenador Julinho Camargo Sustituciones 10 MED Willian 68' 18 MED Fernandinho 81' 19 DEL Michel Platini 90' 29 DEL Lucas Coelho 46' 20 DEL Ruan 58' 30 MED Wiliam Kozlowski 79' Amonestaciones 37' Dedê 44' Pedro Ayub 17' Alex Alves 37' Murilo Henrique Árbitro Luis Sánchez Árbitros asistentes Eduardo Díaz Rafael Rivas Cuarto Árbitro Wilton Sampaio Reporte

Vuelta

Goiás 0 Brasília 2 25 de agosto de 2015, 21:15 (UTC-3) Estadio Serra Dourada, Goiânia — 5075 espectadores   1 POR Renan 27 DEF Giménez 75'   3 DEF Felipe Macedo   4 DEF Fred   6 DEF Diogo Barbosa   5 MED Rodrigo 46' 26 MED Patrick   8 MED David 16 MED Liniker 60'   7 DEL Bruno Henrique 11 DEL Erik Lima Entrenador Julinho Camargo 12 POR Artur   2 DEF Dedê   3 DEF André Oliveira   4 DEF Índio 16 DEF Marquinhos 56'   5 MED Pedro Ayub 17 MED Murilo Rusalen   6 MED Paulo Santos 88'   8 MED Vitor Anjinho 75'   9 DEL Giba 11 DEL Bruno de Morais Entrenador Omar Feitosa Sustituciones 19 MED Murilo Henrique 46' 17 DEL Carlos 60' 29 DEL Lucas Coelho 75' 14 DEL Kleberson 56' 13 MED Werick 75' 20 MED Victor Hugo 88' Goles 50' André Oliveira 0-1 54' Bruno de Morais 0-2 Amonestaciones 48' Felipe Macedo 22' Marquinhos 57' Bruno de Morais 65' Índio 90+2' Victor Hugo Árbitro Mario Díaz de Vivar Árbitros asistentes Rodney Aquino Juan Zorrilla Cuarto Árbitro Dewson Freitas Reporte

26 de agosto de 2015, 20:15 (UTC-4)	Olimpia	1:1 (0:0)	Águilas Doradas	Estadio Defensores del Chaco, Asunción
	Núñez  52'	Reporte	Páez  86'	Asistencia: 20 000 espectadores Árbitro: Diego Haro

15 de septiembre de 2015, 19:00 (UTC-5)	Águilas Doradas	1:2 (1:2)	Olimpia	Estadio Atanasio Girardot, Medellín
	Páez  20'	Reporte	Núñez  4' Torres  14'	Asistencia: 5 000 espectadores Árbitro: Roddy Zambrano

Ida

Olimpia 1 Águilas Doradas 1 26 de agosto de 2015, 20:15 (UTC-4) Estadio Defensores del Chaco, Asunción — 25 000 espectadores 12 POR Diego Barreto 19 DEF Carlos Rolón 17 DEF Miguel Paniagua   5 DEF Salustiano Candia   3 MED Alejandro Silva 14 MED Eduardo Aranda 81' 16 MED Cristian Riveros 11 MED Iván Torres 10 MED Juan Manuel Salgueiro 76' 22 DEL José Ariel Núñez   9 DEL Pablo Zeballos 70' Entrenador Francisco Arce   1 POR Kevin Piedrahíta   5 DEF Camilo Pérez 19 DEF Javier López 39' 16 DEF Hanyer Mosquera 26 DEF Fabio Rodríguez   4 MED Carlos Arboleda 85' 13 MED Luis Felipe Chará   6 MED Vladimir Marín   9 MED Edinson Palomino 17 MED Hilton Murillo 62' 15 DEL Luis Páez Entrenador Oscar Quintabani Sustituciones 18 DEL Nery Cardozo 70'   8 MED William Mendieta 76' 26 MED Robert Piris 81' 27 DEL Fabián Viáfara 39'   8 MED John Mosquera 62' 14 DEL Óscar Rodas 85' Goles 52' José Ariel Núñez 1-0 86' Luis Páez 1-1 Amonestaciones 28' Iván Torres 52' José Ariel Núñez 14' Fabio Rodríguez Árbitro Diego Haro Árbitros asistentes Raúl López Cruz Víctor Raez Cuarto Árbitro Antonio Arias Reporte

Vuelta

Águilas Doradas 1 Olimpia 2 15 de septiembre de 2015, 19:00 (UTC-5) Estadio Atanasio Girardot, Medellín — 5 000 espectadores 25 POR Osvaldo Cabral   5 DEF Camilo Pérez 19 DEF Fabián Viáfara 39' 16 DEF Hanyer Mosquera 26 DEF Fabio Rodríguez   4 MED Carlos Arboleda 13 MED Luis Felipe Chará   6 MED Vladimir Marín   9 MED Edinson Palomino 64' 10 MED Cleider Alzáte 86' 15 DEL Luis Páez Entrenador Oscar Quintabani 12 POR Diego Barreto 19 DEF Carlos Rolón 17 DEF Miguel Paniagua   5 DEF Salustiano Candia   3 MED Alejandro Silva 14 MED Eduardo Aranda 16 MED Cristian Riveros 11 MED Iván Torres 10 MED Juan Manuel Salgueiro 61' 22 DEL José Ariel Núñez 80' 18 DEL Nery Cardozo 53' Entrenador Francisco Arce Sustituciones 18 DEL Esteban Castañeda 39' 14 DEL Óscar Rodas 64' 20 DEL Johan Fano 86'   9 DEL Pablo Zeballos 53' 26 MED Robert Piris 61' 24 MED Jorge Salinas 80' Goles 19' Luis Páez 1-2 3' José Núñez 0-1 13' Iván Torres 0-2 Amonestaciones 4' Camilo Pérez 40' Cléider Alzate 90' Vladimir Marín 75' Robert Piris Expulsiones Árbitro Roddy Zambrano Árbitros asistentes Christian Lescano Byron Romero Cuarto Árbitro Adrián Vélez Reporte