Newcastles skadesproblemer fik Eddie Howe til at stille op med de uprøvede Tino Livramento og Lewis Hall i heksekedelen på Signal Iduna Park, hvor sidstnævnte fik en hård start, da han fik en advarsel for at trække Niclas Füllkrug i trøjen.
Dortmund pressede Newcastle helt i bund i løbet af kampens første kvarter, hvor målmanden Nick Pope ad flere gange måtte vise formatet, bl.a på fine forsøg fra Karim Adeyemi, der var i strålende spillehumør.
Efter 26 minutters spil fik hjemmeholdet dog endeligt hul på bylden, da Niclas Füllkrug udnyttede forvirring i englændernes forsvar til at sende et fornemt oplæg fra midtbanespilleren Marcel Sabitzer op i nettaget.
Newcastle kom en anelse bedre med i opgøret i 2. halvleg, hvor Dortmund-keeperen Gregor Kobel måtte diske op med en flot redning, da venstrebacken Valentino Livramento tog chancen fra en spids vinkel.
Englænderne burde have bragt balance i regnskabet efter 56. minutter, da Joelinton headede forbi mål efter et meget flot indlæg fra Livramento.
Efterhånden som uret tikkede ned kastede Newcastle flere og flere mand fremefter og det skabte plads bagude.
I det 79. minut stak Julian Brandt afsted i en kontra, og udplacerede Pope med et velkontrolleret venstrebenshug, der slukkede Newcastles drømme om et muligt comeback.
Tyskerne topper nu Gruppe F, hvor holdet har syv point efter fire kampe. PSG kan dog generobre førstepladsen senere tirsdag aften.