En phase finale, les "" tombent dans le groupe de la Roumanie, de l'Italie et de la France, une nouvelle fois qualifié de « groupe de la mort ». Pour son entrée dans la compétition le à Berne, la sélection néerlandaise fait forte impression et se place dès le début de la compétition en position de favorite en l'emportant pour la première fois depuis trente ans sur l'Italie (3-0), championne du monde en titre. Elle continue sur sa lancée en disposant des Français (4-1), vice-champions du monde en 2006, puis des Roumains (2-0), en n'alignant pas son équipe-type, étant sûre d'arriver première de son groupe. Le , elle est éliminée de la compétition en perdant en prolongation face à une équipe de Russie plus ambitieuse et inspirée, à l'image de son meneur de jeu Andreï Archavine, et entraînée par Guus Hiddink, en dépit d'une égalisation tardive par Ruud van Nistelrooy (1-3). À la suite de cet Euro, c'est Bert van Marwijk qui reprend les rênes de la sélection, succédant à Marco van Basten, parti entraîner l'Ajax.