V červnu 2021 byl Donnarumma povolán do italského kádru na závěrečný turnaj EURO 2020. Ve prvním utkání základní skupiny, 11. června proti Turecku, udržel čisté konto při výhře Itálie 3:0. Ani ve zbylých zápasech základní skupiny, proti Švýcarsku a Walesu, neinkasoval a pomohl tak k postupu do osmifinále z prvního místa.