Marco van Basten a 2008-as Európa-bajnokságra elutazó keretbe is behívta Stekelenburgot, annak ellenére, hogy 2004-óta még csak 11 alkalommal játszott a válogatottban. Itt is csak másodikszámú kapus volt Van der Sar mögött. Az Oranje itt az úgynevezett "halálcsoportba" került Olaszország, Franciaország és Románia mellett. Az első két mérkőzésen - Olaszország és Franciaország ellen - még nem lépett pályára. De mivel mindkettőt megnyerte az Oranje, a harmadik forduló előtt már továbbjutottak. Ezért június 17-én, a harmadik fordulóban Románia ellen már ő védte a holland kaput. Ezt is megnyerték a hollandok 2:0-ra, így csoportelsőként jutottak tovább. A negyeddöntőben Oroszország ellen léptek pályára. Itt már újra Van der Sar védett. Ezt 1:3-ra elvesztette hosszabbítás után az Oranje, ezért ki is estek a tornáról.