Partecipa quindi all'Europeo 2012, nel quale la nazionale arriva alla finale, persa 4-0 contro la . Entrato nel secondo tempo della finale, deve uscire dal campo dopo solo 3 minuti di gioco, a causa di uno stiramento muscolare, lasciando l'Italia in 10 uomini per tutto il resto della partita. Thiago Motta è stato il giocatore rimasto in campo per meno tempo in una finale di un Campionato Europeo di calcio.