Malen har scoret 13 mål for den tyske storklubben denne sesongen og var ikke med i troppen som reiste til Madrid tirsdag morgen.
– Han rekker det dessverre ikke, sa Dortmunds sportsdirektør Sebastian Kehl, ifølge DPA.
Malen har også gått glipp av lagets to siste seriekamper på grunn av muskelskaden.
Julian Ryerson er spilleklar for Dortmund-laget som møter Atlético på bortebane onsdag. Returkampen i Tyskland spilles tirsdag i neste uke.
Ryerson scoret nylig i den sterke borteseieren over Bayern München i 1. Bundesliga. Nordmannen har spilt fem mesterligakamper for Dortmund denne sesongen.