Op 1 juli 2012 won Piqué met Spanje het Europees kampioenschap 2012. Dit was het derde toernooi dat Spanje achter elkaar won, na het EK in 2008 en WK in 2010. In 2013 behaalde hij met Spanje de tweede plaats op de Confederations Cup. In de met 3–0 van Brazilië verloren finale kreeg hij van scheidsrechter Björn Kuipers een rode kaart. Met Spanje nam Piqué deel aan het Europees kampioenschap 2016 in Frankrijk; in de eerste groepswedstrijd tegen Tsjechië maakte hij drie minuten voor tijd het enige doelpunt van het duel. Spanje werd in de achtste finale uitgeschakeld door Italië (2–0).