Pau Gasol fait son retour en équipe d'Espagne lors de l'été 2011. L'objectif du Championnat d'Europe 2011 est pour l'ensemble des nations européennes l'obtention d'un des deux billets olympiques offerts aux finalistes de la compétition ou, au minimum, d'obtenir l'une des quatre places suivantes donnant accès au tournoi préolympique 2012. L'équipe espagnole, grande favorite à sa propre succession, est particulièrement bien pourvue dans le jeu intérieur avec la présence des deux frères Gasol et de l'arrivée du néo-naturalisé Serge Ibaka. Le secteur intérieur est complété par Felipe Reyes. Pau Gasol présente lors de cette compétition des statistiques de 20,1 points, 8,3 rebonds, terminant respectivement troisième et quatrième de la compétition dans ces deux catégories statistiques, 1,7 passe, 1,1 interception et 1,7 contre (troisième de la compétition). Seule une rencontre est perdue par la sélection espagnole, lors du premier tour face à la Turquie, rencontre où Pau Gasol est laissé au repos. L'Espagne, remporte la dernière rencontre du second tour face aux Français, puis élimine successivement la Slovénie et la Macédoine pour retrouver de nouveau l'équipe de France en finale. Celle-ci ne peut lutter face à une équipe dont la majorité des joueurs jouent ensemble depuis de nombreuses années et s'incline sur le score de 98 à 85. Pau Gasol inscrit 17 points, capte 10 rebonds et réalise 3 contres. Il termine dans le meilleur cinq de la compétition aux côtés du Français Tony Parker, du Russe Andrei Kirilenko, du Macédonien Bo McCalebb et de son compatriote Juan Carlos Navarro, celui-ci étant désigné .