2 maja 2012 został powołany przez Franciszka Smudę na Mistrzostwa Europy 2012. W 17. minucie meczu otwarcia z Grecją strzelił głową gola na 1:0 po podaniu Jakuba Błaszczykowskiego; mecz zakończył się wynikiem 1:1. Po spotkaniach z Rosją (1:1) i Czechami (0:1) Lewandowski z polską drużyną odpadli z turnieju po fazie grupowej.