Les deux attaquants vedettes du Real Madrid, ainsi que le défenseur Antonio Rüdiger et le milieu de terrain Dani Ceballos, risquent d'être sanctionnés avant leur quart de finale aller à Arsenal le 8 avril.
"Un inspecteur d'éthique et de discipline de l'UEFA a été nommé pour enquêter sur les allégations de comportement indécent des joueurs du Real Madrid CF", a déclaré l'instance dirigeante du football européen dans un communiqué.
Les médias espagnols ont suggéré que les joueurs du Real Madrid étaient surveillés par l'UEFA pour la manière dont ils ont célébré la victoire.
L'UEFA et le Real Madrid n'ont pas immédiatement répondu à une demande de commentaire de l'AFP.
Les Madrilènes, 15 fois champions du monde et actuels tenants du titre, ont battu leurs rivaux aux tirs au but au stade Metropolitano de l'Atlético le 12 mars, après un match nul 2-2 sur l'ensemble des deux matches.
La soirée s'est terminée dans la controverse après que l'attaquant de l'Atletico Julian Alvarez a vu un penalty refusé lors de la séance de tirs au but pour avoir soi-disant touché le ballon deux fois.