Colombia internationalen, som inte har spelat sedan oktober efter en lårskada, har ersatts i truppen med nya lån underteckna Alexandre Pato.
Den 29-årige har gjort bara en Premier League start sedan undertecknandet på en säsong från Monaco i juli förra året.
Före detta AC Milan framåt Pato, 26, undertecknat för Chelsea förra veckan på ett sex månaders lån från Corinthians.
Men Brasiliens internationella har inte varit med sedan november när han ser ut att återfå full kondition efter en rad skador.
Chelsea interim boss Guus Hiddink har också inkluderat ny signering Matt Miazga i både hans Champions League och Premier League trupplistor för andra halvan av säsongen.
Förenta staternas försvarare, 20, anslöt sig till Chelsea på ett fyra och ett halvt års kontrakt från New York Red Bulls förra veckan.
Falcao, som var kopplad till en deadline dag flytta till före detta klubben Atletico Madrid, har uppkallats i Chelseas 25-man Premier League trupp.
Manchester City manager Manuel Pellegrini avslöjade på måndagen att nigerianska framåt Kelechi Iheanacho, 19, kommer att ersätta Samir Nasri i stadens 25-man Champions League trupp.
Frankrike internationella midfielder Nasri, 28, är satt för minst två månader på sidlinjen efter en hamstring skada och senkirurgi i november.
Klubbar med i knock-out stadierna av Champions League krävdes för att förse den europeiska fotbollens styrande organ Uefa med sina uppdaterade trupplistor på tisdag kväll, men Arsenal har ännu inte offentligt tillkännage eventuella ändringar i deras 25-man trupp.
Gunners förväntas göra en förändring, med ny mittfält signering Mohamed Elneny, 23, ersätter försvarare Mathieu Debuchy, 30, som har gått Ligue 1 sida Bordeaux på lån fram till slutet av säsongen.
Radamel Falcao har utelämnats från Chelseas 25-mannatrupp för Champions Leagues knockoutscener.