На победном для Испании европейском первенстве 2008 года Вилья стал лучшим бомбардиром, забив четыре мяча. В первом же матче турнира со сборной России Вилья сделал хет-трик. Из-за травмы, полученной в полуфинале против всё той же сборной России, нападающий был вынужден пропустить финал.