ในการแข่งขันฟุตบอลชิงแชมป์แห่งชาติยุโรป 2008 ฟาเบรกัสได้ลงทีมชาติหมายเลข 10 แทนหมายเลข 18 เมื่อครั้งก่อน ทั้ง ๆ ที่เขาจะได้เป็นตัวสำรองโดยเกือบตลอด แต่กองกลางผู้นี้ก็ยังสามารถทำประตูให้กับทีมชาติสเปนได้ โดยเป็นประตูแรกในการแข่งขันระหว่างประเทศของเขา ในนัดแข่งกับทีมชาติรัสเซีย ที่ชนะ 4–1 เขายังได้ช่วยส่งลูกทำประตูด้วยในนัดนี้ สเปนชนะทุกทีมในรอบแบ่งกลุ่มและได้เจอกับทีมชาติอิตาลี ในรอบก่อนรองชนะเลิศ ในนัดนี้ฟาเบรกัสยิงลูกโทษ หลังจากที่ทีมชะงักอยู่ที่ 0–0 ในการต่อเวลาพิเศษ ในรอบรองชนะเลิศ สเปนชนะทีมชาติรัสเซีย 3–0 โดยฟาเบรกัสได้ช่วยส่งลูกทำประตู 2 ลูก ฟาเบรกัสเป็น 1 ใน 11 คนที่ลงสนามในนัดตัดสินที่เจอกับทีมชาติเยอรมนี โดยสเปนชนะไป 1–0 ถือเป็นแชมเปียนครั้งที่ 2 ของสเปน โดยครั้งก่อนหน้านั้นคือปี ค.ศ. 1964 และทีมชาติสเปนได้รับรางวัลทีมยอดเยี่ยมแห่งฟุตบอลชิงแชมป์แห่งชาติยุโรป 2008 โดยคัดเลือกโดยทีมเทคนิคของยูฟ่า