Následně se Španělsko probojovalo na Euro 2008 v Rakousku a Švýcarsku, kde Villa vstřelil hattrick do sítě Ruska v prvním zápase základní skupiny a jeden gól přidal v následujícím zápase proti švédské reprezentaci. Stal se tak nejlepším střelcem turnaje se čtyřmi góly ve 4 zápasech. Do finálového utkání s Německem nenastoupil, protože si natrhl stehenní sval.