Penev qualificò la squadra anche a Euro '96. Inserita nel gruppo B con Spagna, Romania e Francia, dopo l'1-1 iniziale con la Spagna, la Bulgaria vinse per 1-0 contro la Romania, ma nell'ultima partita arrivarono la sconfitta per 3-1 contro la Francia e il contemporaneo 2-1 della Spagna sui rumeni, risultati che qualificarono francesi e spagnoli ed eliminarono i bulgari. Dopo l'Europeo inglese Penev rassegnò le dimissioni da CT della nazionale.