Juventus, who returned to the elite competition after a two-year absence, face a tough test against Real in Group H.
The group also features UEFA Cup holders Zenit St Petersburg and Belarusian club BATE Borisov.
Last season's runners-up Chelsea will meet Serie A side Roma in Group A, which includes French club Bordeaux and Romania's CFR Cluj.
Champions League holders Manchester United are unlikely to face any difficulties in reaching the knockout stage.
They were drawn in Group E along with Spanish side Villarreal, Scotland's Glasgow Celtic and Aalborg of Denmark.
Bundesliga winners Bayern Munich will meet French champions Lyon and Italy's Fiorentina while Arsenal tackle Porto and Fenerbahce.
Spanish giants Barcelona have been handed a relatively easy draw as they will play Sporting Lisbon, Basel and Shakhtar Donetsk.
The full draw:
Group A: Chelsea, Roma, Bordeaux, CFR
Group B: Inter Milan, Werder Bremen, Panathinaikos, Anorthosis Famagusta
Group C: Barcelona, Sporting Lisbon, Basel, Shakhtar Donetsk
Group D: Liverpool, PSV Eindhoven, Marseille, Atletico Madrid
Group E: Manchester United, Villarreal, Celtic, Aab
Group F: Lyon, Bayern Munich, Steaua Bucharest, Fiorentina
Group G: Arsenal, Porto, Fenerbahce, Dynamo Kiev
Group H: Real Madrid, Juventus, Zenit St. Petersburg, BATE
نرشح لكم
إندبندنت: أرتيتا يحسم قائمة مختصرة لاختيار صفقة أرسنال الهجومية في يناير
أنشيلوتي: سنتابع إستيفاو حتى لو لم يلعب دقيقة مع تشيلسي
تقرير: موهبة السويد تجذب أنظار ثلاثي الدوري الإنجليزي
تقرير: مانشستر يونايتد يخطط لصفقة قوية في الهجوم من الدوري الإسباني
سكاي ألمانيا: بايرن يغلق الباب أمام رحيل مدافعه إلى برشلونة
مدرب الدنمارك: كريستينسن كان على وشك البكاء عندما تحدثت معه بعد غيابه عن المنتخب
تقرير: بعد تعافيه.. عودة كومباني إلى مقر بايرن ميونيخ
كوكوريا: لم أتحدث مع لامين يامال بعد الكلاسيكو.. أفضل الصمت والقيام بعملي










سحب لقب الدوري السوداني من المريخ وإعادته للهلال
الاتحاد العراقي يكشف حقيقة التفاوض مع حسام حسن
المنتخب الأولمبي يخوض مرانه الأول تحت قيادة حمادة صدقي استعدادا لمواجهة اليابان
مصدر من الزمالك لـ في الجول: لم يتم منع رموز النادي من حضور جلسة مجلس الإدارة