Pada Euro 2012 Buffon bertindak sebagai kapten selama keseluruhan turnamen. Dia terus tanpa kebobolan, ketika melawan Irlandia di pertandingan ketiga babak grup, dan melawan Inggris, menyelamatkan penalti penting dari Ashley Cole dalam adu penalti di perempatfinal. Pada laga semifinal melawan Jerman, Buffon membuat beberapa penyelamatan penting, hanya dikalahkan dengan hukuman penalti oleh Mesut Özil di menit 92. Italia memenangkan pertandingan 2-1 dan melaju ke Final melawan Juara bertahan Spanyol, Di final Spanyol mengalahkan Italia 4-0.