Auch in der Qualifikation zur EM 2016 war De Bruyne Teil der belgischen Auswahl. Er bestritt alle zehn Spiele und steuerte fünf Tore zur erfolgreichen Sicherung der EM-Teilnahme bei. Bei der EM in Frankreich war er erneut Stammspieler im Aufgebot Belgiens und spielte alle fünf Partien des Turniers über die volle Spielzeit. Ein Tor blieb ihm zwar verwehrt, aber bei den klaren Siegen über Irland mit 3:0 und über Ungarn mit 4:0 bereitete er insgesamt drei Treffer vor. Das als Geheimfavorit gestartete Team schied dann allerdings im Viertelfinale gegen EM-Neuling Wales aus.