The Spanish giants stormed back from a two-goal deficit to tie Lyon 2-2 through goals from Mahamadou Diarra and Van Nistelrooy himself.
But the Dutchman's attempt to snatch a last-gasp victory from the spot was denied by keeper Gregory Coupet.
"The team showed character and spirit to get back into the game but I failed to convert a penalty in the dying seconds," Van Nistelrooy was quoted as saying by Spanish media.
This was Van Nistelrooy's third squandered penalty in five attempts since arriving at Real Madrid from Manchester United in the summer.
"I didn't play the ball well and it is really bad to miss such a number of penalty kicks," said Van Nistelrooy, who scored four times in five European games.
The result left Real in second place of Group E with 10 points, three adrift of leaders Lyon as both sides guaranteed spots in the first knock-out stage.
نرشح لكم
كلوب: ريال مدريد لم يتواصل معي أبدا.. ولا أعرف مواعيد المباريات منذ ترك ليفربول
تقرير: ريال مدريد يراقب هالاند الجديد
تقرير: مانشستر يونايتد يبحث تدعيم صفوفه بلاعب تشيلسي السابق
تشيلسي يستهدف ظهير سبورتنج لشبونة
تقرير: أرسنال يستهدف "خليفة بوجبا"
ديلي ميل: لأول مرة منذ 20 عاما.. ملعب ويمبلي لن يستضيف مباراة درع المجتمع الإنجليزي
تقرير: إيدي هاو يحظى بثقة إدارة نيوكاسل رغم تراجع النتائج












مصدر من منتخب مصر يكشف لـ في الجول موعد انتظام مرموش ومصطفى محمد في المعسكر
مران منتخب مصر - انتظام هيثم حسن ولاعبي الزمالك استعدادا لمواجهة السعودية وإسبانيا
كرة سلة - فتح باب حجز تذاكر أول مباراتين بين الاتحاد والزمالك في الدوري