Di Natale po dwóch latach przerwy w kadrze został powołany na Mistrzostwa Europy w 2012 r., gdzie Włochy zajęły drugie miejsce. W pierwszym meczu grupowym zmienił w 57. minucie Mario Balotelliego, by w 60. minucie strzelić swoją jedyną bramkę turnieju, w zremisowanym 1-1 starciu z reprezentacją Hiszpanii, była to jedyna bramka stracona przez Hiszpan w całych rozgrywkach. Do końca Euro wystąpił w pięciu z sześciu meczów kadry (bez ćwierćfinału z Anglią), tylko w meczu z Irlandią wychodząc w podstawowym składzie. W swoim ostatnim występie reprezentacyjnym – przegranym finale z Hiszpanią w Kijowie, pojawił się w drugiej połowie w miejsce Antonio Cassano.