Partecipa, sempre da titolare, anche all'Europeo 2016, che vede il prevalere in finale sui padroni di casa della Francia. Autore di ottime prestazioni, Rui Patrício viene inserito nella formazione ideale del torneo. Inoltre, considerando sia le qualificazioni sia la fase finale della competizione, è l'unico calciatore portoghese ad aver disputato per intero tutte le 15 partite della propria squadra.