Dentinho, yang menggantikan Moraes mampu membuat tuan rumah unggul pada menit ke-57, setelah memanfaatkan kelengahan dari Varane.
Usai gol itu, Madrid berusaha membalas, namun gagal.
Baca Juga: Shakhtar Donetsk vs Real Madrid, Pasukan Zidane Gagal Meraih Poin Penuh Untuk Lolos Babak 16 Besar
Lalu, penyerang Israel Solomon memastikan kemenangan 2-0 bagi Shakhtar dengan solo run dan penyelesaian yang bagus pada menit ke-82.
Madrid selanjutnya akan bertemu pemimpin grup Monchengladbach pada pertandingan terakhir grup.
Sementara itu, tim Shakhtar akan pergi ke Italia untuk menghadapi Inter Milan.
Baca Juga: Dokter Pribadi Bantah Bertanggung Jawab Atas Kematian Diego Maradona
Pada pertandingan lainnya, Red Bull Salzburg menang 3-1 atas Lokomotiv Moscow untuk meningkatkan harapan mereka mencapai babak 16 besar.
Dua gol dari Mergim Berisha membuat Slazburg memegang kendali pertandingan.
Sedangkan Lokomotiv hanya mampu membalas di menit ke-79, saat Ze Luis dijatuhkan di area penalti. ***