В 2000 году на чемпионат Европы в Бельгию и Нидерланды Трезеге ехал уже как игрок основного состава. Но на самом чемпионате тренер Роже Леммер стал делать ставку на других игроков, выпуская Трезеге лишь на замену. Тот забил гол в проигранном матче третьего тура группового этапа против сборной Нидерландов. Следующее появление Трезеге состоялось в полуфинальном матче против Португалии, когда игрок вышел на замену на 105-й минуте, не отметившись результативными действиями. В финальном матче против Италии Трезеге появился на поле на 76-й минуте, заменив Юрия Джоркаеффа, когда его сборная ещё проигрывала 0:1. За 30 секунд до окончания последней, четвёртой, компенсированной минуты основного времени игры Сильвен Вильтор дал французам шанс, переведя матч в дополнительное время. На 103-й минуте Трезеге откликнулся на прострел с фланга Робера Пиреса и с линии штрафной ударом с лёту отправил мяч под перекладину ворот Франческо Тольдо, принеся французам второе в истории страны золото чемпионата Европы.