Os 32 times são: 20 classificados pelos duelos da segunda rodada, 8 clubes vindos da Copa Libertadores, o 9º colocado do Brasileirão 2020 e os campeões da Série B, Copa Verde e da Copa do Nordeste. Desta fase até o final não há vantagem pelo gol feito fora de casa.
O Corinthians vai ter pela frente o Atlético-GO, decidindo a vaga em Goiás, enquanto o 4 de Julho-PI será o adversário do São Paulo, com o duelo de volta no Morumbi. Já o Santos encara o Cianorte-PR e fará o primeiro jogo no Paraná. Fechando a participação dos times paulistas nesta fase, o Red Bull Bragantino é o rival do Fluminense e inicia a disputa no Rio.
O Grêmio, atual vice-campeão, vai buscar uma vaga nas oitavas de final frente ao Brasiliense. O maior rival dos gremistas, o Internacional terá duelo com o Vitória.
O Flamengo, atual bicampeão nacional, será o adversário do Coritiba. Outro time grande do Paraná, o Athletico vai fazer dois jogos com o Avaí.
Os representantes mineiros Atlético, América e Cruzeiro terão como adversários Remo, Criciúma e Juazeirense, respectivamente. O único clássico desta fase será com dois clubes cearenses: Ceará x Fortaleza. Bahia x Vila Nova completa a lista dos 16 confrontos.
O sorteio da terceira fase não definiu o chaveamento para a sequência da competição. Na quarta fase, quando restarem apenas 16 clubes, haverá novo sorteio para definição dos confrontos nas oitavas de final.
Na lista a seguir os times que são colocados em primeiro no duelo terão o segundo jogo em casa:
Santos x Cianorte
Bahia x Vila Nova-GO
Palmeiras x CRB
São Paulo x 4 de Julho-PI
Red Bull Bragantino x Fluminense
Ceará x Fortaleza
Brasiliense x Grêmio
Criciúma x América-MG
Athletico-PR x Avaí
Atlético-MG x Remo
Atlético Goianiense x Corinthians
Internacional x Vitória
Juazeirense x Cruzeiro
ABC x Chapecoense
Flamengo x Coritiba
Vasco x Boavista
