Torres a făcut parte din lotul deplasat de Del Bosque la Euro 2012. În primul meci ca titular la turneul final, a marcat două goluri în victoria scor 4–0 în fața Irlandei, echipă care în urma rezultatului a fost eliminată. În finala campionatului, Torres a intrat ca rezervă cu Italia, marcând un gol și oferind o pasă de gol, cu Spania câștigând al doilea Campionat European consecutiv cu o victorie, scor 4–0. Acest gol i-a adus Gheata de Aur a campionatului cu trei goluri și o pasă de gol, jucând mai puține minute decât Mario Gómez, care avea și el trei goluri și o pasă.