Вийя става голмайстор на квалификационната група за първенството със 7 гола, но контузия, която получава през декември 2011 г. не му позволява да се възстанови напълно преди старта на първенството и не попада в състава на Испания. Испания печели Евро 2012 след победа на финала с 4 – 0 над Италия.