La 29 mai 2012, Čech a fost numit în lotul Cehiei pentru Euro 2012 din Polonia și Ucraina. În meciul din grupe al Republicii Cehe împotriva Greciei, o bâlbâială a lui Čech a permis grecilor să marcheze. Cu toate acestea, meciul s-a terminat cu 2-1 în favoarea Cehiei. Čech a preluat banderola de căpitan în locul accidentatului Tomáš Rosický în ultimul meci din grupe cu Polonia, în urma căruia Cehia s-a calificat în sferturile de finală cu o victorie scor 1-0. Čech a continuat să fie căpitan și în sferturi, în timp ce Portugalia a eliminat-o pe Cehia printr-un gol marcat de Cristiano Ronaldo în minutul 79.