Ogbonna est retenu par Cesare Prandelli pour participer à l'Euro 2012 mais ne participe à aucun match de la compétition. Quatre ans plus tard, en , Ogbonna fait partie d'une liste provisoire de 30 joueurs susceptibles de participer au Championnat d'Europe 2016 puis est retenu par Antonio Conte dans la liste finale de 23 joueurs. Déjà qualifiée pour la phase finale de la compétition, l'équipe d'Italie est légèrement modifiée lors du dernier match de poule face à l'équipe de République d'Irlande. Ogbonna est ainsi titularisé aux côtés de ses anciens coéquipiers au Juventus Football Club lors de la défaite un but à zéro des Italiens.