2008年にスイスとオーストリアで共催されたEURO2008にはスペイン代表の中心選手として臨み、グループリーグ初戦のロシア戦ではビジャの先制点をお膳立てした。途中交代時にルイス・アラゴネス監督との握手を拒否した（ように見えた）ことが批判の対象になったが、交代を命じた監督の采配に不満があったことは否定し、ゴールを奪えない自分自身に対して腹を立てていただけと弁解した。2戦目のスウェーデン戦でこの大会での初得点を決めた。コンビを組むビジャの負傷により決勝のドイツ戦はトーレスの1トップとなったが、前半33分にシャビのスルーパスに反応し、先にコースに入ったフィリップ・ラームを持ち前のスピードで外側から抜き去りイェンス・レーマンの鼻先で体勢を崩しながらもループシュートを決め、結局この得点が決勝点となりスペイン代表の優勝を決めた。この試合のマン・オブ・ザ・マッチに選ばれ、試合後には「夢が叶った。これは自分にとって初めてのタイトルであり、これから獲得する多くのタイトルのうちの1つ目であることを願っているよ。欧州選手権での優勝はワールドカップ優勝に匹敵するほど重要なものだ。僕らは今までこの試合（決勝戦）をブラウン管越しに眺めていたが、今回はピッチの上で戦っていて、しかもその試合に勝った。僕の仕事はゴールを奪うことだ。より多くのタイトルを勝ち取りたいし、欧州や世界の舞台でより重要な選手になりたい」と語った。大会後にはパートナーを組むビジャとともに大会ベストイレブンに選ばれた。