Na EURU 2012 konaném v Polsku a na Ukrajině Německo vypadlo v semifinále s Itálií po prohře 1:2. Se třemi vstřelenými brankami byl Gómez v šestici nejlepších střelců šampionátu (mimo něj ještě Mario Balotelli, Mario Mandžukić, Cristiano Ronaldo, Alan Dzagojev, Fernando Torres).