El UAM ha participó en 4 ocasiones en la Copa Libertadores de América. Durante éstas participaciones el equipo rojiazul consiguió logros importantes para el fútbol venezolano, aunque no ha podido trascender de la fase de grupos. En la edición del 2004, el equipo debutó con empate 1-1 ante Vélez Sarfield de Argentina con tanto de Enrique Colliard, en el estadio José Amalfitani de la ciudad bonarense. En el partido de vuelta, el conjunto bicolor logro una de las victorias más emocionantes y épicas de la historia del fútbol venezolano, al derrotar por goleada a Vélez Sarsfield 4 goles por 2 en el estadio José Encarnación "Pachencho" Romero, desatando la euforia de los fanáticos presentes. Sorprendentemente quedó segundo de su grupo, con ocho puntos detrás del después campeón de la Libertadores, Once Caldas, pero no avanzó de forma directa a octavos de final, debido a la inclusión de los equipos mexicanos en la Copa Libertadores, con lo cual se descuadró el formato del torneo continental, obligando al equipo azulgrana a jugar un repechaje con Barcelona de Guayaquil, partido que se jugó sólo de ida en el estadio Monumental de esa ciudad donde el conjunto marabino perdió por 6-1.
En la edición del 2006, Maracaibo debutó con empate 1-1 ante Internacional de Porto Alegre, equipo que después se coronaría. La edición del 2007 apenas tuvo las alegrías de los empates (1-1 y 2-2) frente al boliviano Real Potosí. En la edición del 2008, tocó jugar ante Boca Juniors, Atlas de México y Colo Colo de Chile.
