Пепе попал в заявку сборной Португалии под номером 3 и провёл 6 игр из 7 на турнире, пропустив лишь полуфинал из-за травмы. В финале против Франции Пепе допустил всего одну ошибку, когда был обыгран на последней минуте Андре-Пьером Жиньяком и лишь штанга спасла португальцев от гола. Однако по итогам встречи Пепе был признан лучшим игроком финального матча. Португалия победила на Евро, и Пепе стал вторым игроком бразильского происхождения, победившим на чемпионате Европы, а также был включён в сборную звёзд Евро-2016 по версии УЕФА.