Trong trận mở màn Euro 2016, Pháp đánh bại România 2-1. Giroud đánh dấu lần thứ 50 khoác áo tuyển Pháp bằng việc có tên trong đội hình xuất phát và chơi trọn vẹn cả trận đấu; anh ghi bàn mở tỉ số bằng pha đánh đầu thành bàn từ đường chuyền của Dimitri Payet ở phút thứ 57. Ở vòng tứ kết, Giroud tiếp tục tỏa sáng với một cú đúp giúp đội chủ nhà Pháp giành chiến thắng 5-2 trước Iceland. Đội tuyển Pháp sau đó lọt vào trận chung kết và thua Bồ Đào Nha với tỉ số 0-1.