Schulz setzt sich für eine Stärkung Europas und der europäischen Institutionen ein. In den Jahren 2011 und 2012 forderte er die Einführung von EU-Anleihen („Eurobonds“). Nur so ließe sich nach seiner Ansicht die Staatsschuldenkrise im Euroraum entschärfen. Im Jahre 2013 plädierte er für die Schaffung eines „europäischen Schuldentilgungsfonds“, um Staatsschulden der Euro-Mitgliedsländer, die 60 Prozent des Bruttoinlandsprodukts übersteigen, auf europäische Ebene zu verlagern. 2015 forderte er Änderungen hin zu einer europäischen Bankenunion. Kurz nach dem Brexit-Referendum in Großbritannien Mitte 2016 legte Schulz 2016 mit Vizekanzler Sigmar Gabriel einen Zehn-Punkte-Plan für eine Reform der EU vor. Darin wird u. a. der Aufbau einer handlungsstarken europäischen Regierung gefordert, die unter der Kontrolle des Europäischen Parlaments steht. Schulz ist einer der 27 Initiatoren der im November 2016 veröffentlichten Charta der Digitalen Grundrechte der Europäischen Union.