Ξεκίνησε βασικός και στα τρία παιχνίδια του "ομίλου του θανάτου" στο Ευρωπαϊκό Κύπελλο του 2012. Κατάφερε να μη δεχθεί γκολ εναντίον της Πορτογαλίας, ενώ δέχθηκε από 1 στα παιχνίδια εναντίον της Δανίας και Ολλανδίας. Η Γερμανία βγήκε πρώτη στον όμιλο, όντας η μοναδική ομάδα του τουρνουά που κέρδισε και τα 3 παιχνίδια του ομίλου της. Ο Νόιερ έκανε δύο καθοριστικές αποκρούσεις με την Πορτογαλία και από 3 με Ολλανδία και Δανία. Στα προημιτελικά η ομάδα του κέρδισε την Ελλάδα με 4–2, ενώ στα ημιτελικά αντιμετώπισε την Ιταλία, όπου έχασε και αποκλείστηκε.