Trenér Ján Kozák jej vzal na EURO 2016 ve Francii, kam se Slovensko probojovalo poprvé v éře samostatnosti. První utkání proti Walesu Slovensko s Hamšíkem v základní sestavě prohrálo 1:2. Ve druhém zápase proti Rusku přispěl gólem k důležitému vítězství 2:1. V posledním zápase základní skupiny proti Anglii se zrodila remíza 0:0. Slovenští fotbalisté skončili se 4 body na třetím místě tabulky, v osmifinále se představili proti reprezentaci Německa (prohra 0:3), a s šampionátem se rozloučili. Marek Hamšík odehrál všechna 4 utkání svého mužstva na šampionátu.