Miroslav Klose est retenu par Joachim Löw pour l'Euro 2012 avec l'Allemagne. La sélection allemande sort en tête du Groupe B, qualifié par les médias de « Groupe de la Mort », en battant le Portugal (1-0), les Pays-Bas (2-1) et le Danemark (2-1). Elle écarte la Grèce (4-2) en quart de finale avant de s'incliner face à l'Italie (1-2) en demi-finale. Remplaçant habituel de Mario Gómez pendant la compétition, Klose est titularisé uniquement contre la Grèce, face à laquelle il marque un des quatre buts de son équipe. Il participe en définitive aux cinq matchs de la Mannschaft, et joue 168 minutes.