Barcelona sto med full pott foran denne kampen i Hamburg, men Robert Lewandowski & co klarte ikke å score, tross 63 prosent ballbesittelse.
«Barca» leder fortsatt gruppen med ni poeng, Sjakhtar har seks, det samme har Porto foran møtet med Royal Antwerp senere tirsdag kveld.
Sjakhtar kan ikke spille hjemmekampene sine i det krigsherjede landet. Danylo Sikan (22) headet ukrainerne i ledelsen 1–0 fem minutter før pause.
Barcelona-keeper Marc-Andre Ter Stegen vartet opp med flere gode redninger som hindret flere ukrainske scoringer.
På den andre siden av banen klarte Dmytro Riznyk å holde Sjakhtar-buret rent - tross Barca-press, men bare ett forsøk innenfor stengene. Sjakhtar Donetsk har i stor grad unge, ukrainske spillere nå. Tidligere var det mange importer, ikke minst fra Sør-Amerika.
Sjakhtar Donetsk hadde ballen inne til 2–0 i det 87. minutt, men det brasilianske supertalentet Newertons klassemål ble annullert for hårfin offside. 18-åringen kan bli nok en Sjakhtar-spiller som ender i en større klubb etter hvert.
De to lagene er likt i innbyrdes oppgjør. Barcelona har ni poeng, mens Sjakhtar står med seks. Sjakhtar Donetsk sto med bare én seier før dette. Den kom borte mot gruppens bunnlag Antwerpen.
I gruppe F vant Borussia Dortmund hjemmekampen mot Newcastle 2-0 etter scoring av Niclas Füllkrug i 26. minutt og Julian Brandt i 79. minutt.
Julian Ryerson spilte hele kampen på venstrebacken til Dortmund.Underveis i oppgjøret protesterte Dortmund-fansen mot UEFA ved å kaste falske penger inn på banen.
Seieren sender Dortmund til topps i gruppe F med 7 poeng - før Milan-PSG starter kl. 21.00.PSG har 6 poeng, Newcastle 4 poeng og Milan 2 poeng.