El equipo catalán abrió el marcador a los 17 minutos cuando Messi marcó de tiro penal después de que el árbitro cobrara una falta sobre Luis Suárez que las imágenes de televisión mostraron que no fue tal, ya que el uruguayo pisó al jugador del Lyon que lo marcaba.
Coutinho puso el 2-0 a los 31 a pase de Suárez para que el Barca se fuera tranquilo al descanso.
Lucas Tousard descontó para el visitante a los 58, pero una ráfaga de goles de Messi, Piqué y Dembélé a los 78, 80 y 86 minutos sentenciaron la serie.
En el otro partido del día, Sadio Mané marcó un doblete para que Liverpool se meta entre los ocho mejores de la competencia con un marcador agregado de 3-1.
El atacante abrió el marcador a los 26 minutos, pero Bayern igualó a los 39 cuando Joel Matip marcó en contra de su valla.
El defensor Virgil van Dijk volvió a poner en ventaja al elenco inglés a los 69, y Mané definió la serie a los 84 con un cabezazo.