Convocato dal CT Oleh Blochin per la fase finale del campionato europeo casalingo del 2012, fu schierato da titolare nella gara d'esordio dell'Ucraina, a Kiev contro la Svezia, partita nella quale segnò una doppietta che valse la vittoria in rimonta per 2-1. Dopo aver disputato da titolare anche la successiva gara contro la Francia, persa per 2-0, Ševčenko fu inizialmente escluso nell'ultima partita del girone contro l'Inghilterra per un infortunio a un ginocchio. Nel secondo tempo della gara, sul risultato di 1-0 per gli inglesi, subentrò a Marko Dević ma il risultato dell'incontro non cambiò e quindi l'Ucraina fu eliminata dalla competizione. Al termine del match "Sheva" annunciò il proprio ritiro dalla nazionale.