Tại giải vô địch châu Âu 2012, Walcott ra sân cho tuyển Anh khi vào sân thay người ở hiệp hai ở vòng bảng trước Thụy Điển. Ngay sau khi vào sân, Walcott đã đem lại bàn thắng gỡ hòa 2-2. Chưa đầy 15 phút sau, anh kiến tạo bàn thắng cho Danny Welbeck lập công ở phút 72 giúp Anh thắng 3-2. Sau trận đấu, huấn luyện viên tuyển Anh Roy Hodgson ca ngợi Walcott có tác động "lớn" đến trận đấu, trong khi Lee Dixon trên BBC nói Walcott đã "thay đổi cục diện trận đấu".