En 2008, la Turquie se qualifie pour le Championnat d'Europe de football qui se déroule en Autriche et en Suisse. Altıntop jouera 11 des 12 matchs des phases qualificatives. Durant la phase finale, la sélection turque perd son premier match contre le Portugal, puis gagne son deuxième match contre la Suisse ; le troisième et dernier match de la phase de groupe contre la République tchèque est donc décisif : le vainqueur se qualifiera pour les quarts de finale. Après avoir été mené 2-0 à un quart d'heure de la fin, la Turquie parvient à marquer trois buts sur trois passes décisifs d'Altıntop au cours de l'une des fins de rencontres considérée comme une des plus folles de l'histoire du Championnat d'Europe de l'UEFA. En quart de finale, la Turquie rencontre la Croatie qui marque à la minute, mais est rejointe grâce à un but de Semih Şentürk à la minute. La formation turque finit par s'imposer 3-1 aux tirs aux buts, notamment grâce à un penalty converti par Altintop, et se qualifie pour les demi-finales de la compétition. Altıntop sera d'ailleurs élu homme du match. En demi-finale, face à l'Allemagne, la Turquie s'inclinera finalement trois buts à deux.