Tại Euro 2000 Totti đã thi đấu với một phong độ xuất sắc. Anh ghi 2 bàn trong giải đấu, bàn đầu tiên trong trận thắng trước đồng chủ nhà Bỉ ở vòng bảng, bàn thứ hai trong trận thắng 2-0 trước Romania ở tứ kết. Trong trận bán kết với đồng chủ nhà Hà Lan, cú sục bóng trong loạt đá penalty của Totti đã trở thành một trong những khoảnh khắc đáng nhớ nhất giải đấu . Trận chung kết với Pháp, Totti tiếp tục có màn trình diễn ấn tượng với pha đánh gót đầy tinh tế cho Gianluca Pessotto tạt bóng để Marco Delvecchio đệm bóng mở tỉ số ở phút thứ 55, và sau đó là hai đường chuyền đưa Del Piero vào thế đối mặt với Fabien Barthez nhưng anh này đều bỏ lỡ. Italia sau đó thất bại bởi bàn gỡ khi trận đấu chỉ còn 20s của Sylvain Wiltord và bàn thắng vàng của David Trezeguet, nhưng Totti vẫn được bầu chọn là cầu thủ xuất sắc nhất trận chung kết và lọt vào danh sách 22 cầu thủ xuất sắc nhất giải đấu.