Tyska sidan Borussia Monchengladbach kommer att vara den andra gruppen i grupp C.
Premier League mästare Leicester kommer att spela Porto, Club Brugge och FC Copenhagen i sin debutkampanj.
Arsenal har ritats tillsammans med Paris St-Germain, Basel och Ludogorets, med Tottenham mot Monaco, CSKA Moskva och Bayer Leverkusen.
Spanska sidan Real Madrid slog grannarna Attetico på straff i förra säsongens final, blir europeiska mästare för en rekord 11: e gången.
Zinedine Zidanes sida möter tyska kläder Borussia Dortmund, Portugals Sporting Lissabon och Legia Warszawa i Polen.
Guardiola, som ersatte Manuel Pellegrini i slutet av förra säsongen, är Barcelonas mest framgångsrika chef, som leder den spanska klubben till 14 stora troféer mellan 2008 och 2012.
Han hjälpte katalanerna, som är femfaldiga europeiska mästare, att vinna Champions League 2009 och 2011.
Efter att ha lämnat Nou Camp, den tidigare Spanien midfielder tog hand om tyska sidan Bayern München och förlorade till sin tidigare sida i 2014-15 Champions League semi-finalen.
Staden, som förlorade till mästare Real Madrid i semifinalen förra säsongen, kvalificerade för gruppstadiet tack vare en 6-0 aggregerad seger över Rumäniens Steaua Bukarest.
Förutom att möta Barcelona för en tredje gång på fyra säsonger, kommer staden också tillbaka till Monchengladbach, som de slog hem och bort i förra säsongens gruppscen.
"Det är inte en mardröm dra eftersom vi är i en underbar tävling - men det är en mycket tuff grupp," Stadsdirektör för fotboll Txiki Begiristain sade.
"Pep känner gruppen mycket väl - uppenbarligen Barcelona men också Borussia Monchengladbach från hans tid i Tyskland."
Leicester producerade en av de stora sport chocker att vinna förra säsongens Premier League titel och kvalificera sig för Champions League för första gången.
Foxes sista inblandning i europeisk fotboll såg dem slås ut ur Uefa Cup i den första omgången av Red Star Belgrad 2000.
Claudio Ranieris sida kunde ha dragits i en grupp med förra säsongens slagna finalister Attetico Madrid, holländska mästare PSV Eindhoven och turkiska ligan vinnare Besiktas.
Även om de möter portugisiska mästare Porto, som har nått gruppstadiet för en sjätte på varandra följande säsong, belgiska titelvinnare Club Brugge och danska mästare FC Copenhagen har visat små Champions League stamtavla under de senaste åren.
Brugge tävlar i gruppscenen för första gången sedan 2005-06, medan Köpenhamn är 81st i Uefas klubbrankning.
"Med historien om alla klubbar vi kunde ha dragits mot, det var alltid kommer att vara en intressant dragning," sade Foxes chef för fotboll Jon Rudkin.
"Det här är tre mycket etablerade europeiska fotbollsklubbar och starka lag."
Ryska sidan Rostov - de enda andra Champions League debutanter denna säsong - ansikte Atletico och tyska mästare Bayern München.
Tottenham markerar sin återkomst till den europeiska fotbollens topptävling för första gången på sex säsonger, medan Arsenal kommer att sikta på att kvalificera sig för knockouten för ett trettonde år i rad.
Spurs, som nådde kvartsfinalen 2010-11 med segrar över båda Milanoklubbarna, har undvikit de europeiska tungviktarna trots att de dras i pott tre.
Med White Hart Lanes kapacitet reducerad när arbetet börjar på en ny stadion, Tottenham kommer att spela sina Champions League spel på Wembley den här säsongen.
Deras tuffaste test är sannolikt att komma mot ryska mästare CSKA Moskva, 2005 Uefa Cup vinnare.
"Vi vet mycket väl att Ryssland är alltid svårt och CSKA är säker på att ha ett mycket bra team," säger Spurs manager Mauricio Pochettino.
Arsenal, som nådde den senaste 16 säsongen, och PSG kommer att vara favoriter att utvecklas från Grupp A.
Franska mästare PSG knockade Chelsea i de senaste 16 innan förlora till Manchester City, men har inte träffat Arsenal sedan 1993-94 Cup Vinnare' Cup semifinal.
Grupp A: Paris St-Germain (Frankrike), Arsenal (England), Basel (Schweiz), Ludogorets (Bulgarien).
Grupp B: Benfica (Portugal), Napoli (Italien), Dynamo Kiev (Ukraina), Besiktas (Turkiet).
Grupp C: Barcelona (Spanien), Manchester City (England), Borussia Monchengladbach (Tyskland), Celtic (Skottland).
Grupp D: Bayern München (Tyskland), Atlantico Madrid (Spanien), PSV Eindhoven (Nederländerna), Rostov (Ryssland).
Grupp E: CSKA Moskva (Ryssland), Bayer Leverkusen (Tyskland), Tottenham (England), Monaco (Frankrike).
Grupp F: Real Madrid (Spanien), Borussia Dortmund (Tyskland), Sporting Lisbon (Portugal), Legia Warszawa (Polen).
Grupp G: Leicester City (England), Porto (Portugal), Club Brugge (Belgien), FC Copenhagen (Danmark).
Grupp H: Juventus (Italien), Sevilla (Spanien), Lyon (Frankrike), Dinamo Zagreb (Kroatien).
Manchester City kommer att träffa skotska mästare Celtic och manager Pep Guardiolas tidigare klubb Barcelona i Champions League gruppscenen.