Si conferma titolare per il successivo , posticipato all'estate 2021 a causa della pandemia di COVID-19. Nella rassegna continentale Donnarumma assurge tra i protagonisti del successo azzurro — guadagnandosi il premio di miglior giocatore e l'inserimento nell'XI All Star Team dell'edizione —: dapprima mantiene inviolata la porta azzurra per l'intera fase a gironi (ruolino fino a quel momento mai riuscito ad alcuna nazionale nella storia dell'europeo), mentre nella successiva fase a eliminazione diretta è determinante sia nella semifinale contro la , dove nell'epilogo ai tiri di rigore neutralizza il tentativo di Álvaro Morata, sia nella finale dell'11 luglio a Wembley contro i padroni di casa dell', ugualmente conclusasi dal dischetto, respingendo stavolta due rigori tra cui quello decisivo di Bukayo Saka, parata che vale il secondo titolo continentale nella storia azzurra.