A világbajnokság után Cesare Prendellit a korábbi válogatott labdarúgó és Juventus edző Antonio Conte váltotta a kapitányi poszton. Bemutatkozó mérkőzésén 2–0-ra legyőzték Hollandiát. Irányításával a 2016-os Európa-bajnokság selejtezőinek H csoportját 24 ponttal megnyerték és kijutottak az Európa-bajnokságra. Az Eb-n Belgium, Írország és Svédország társaságában az E csoportba kerültek. Belgium ellen kezdtek és 2–0-s győzelmet arattak. Második mérkőzésükön Svédországot Éder góljával 1–0-ra verték, így már két kör után eldőlt, hogy továbbjutottak a nyolcaddöntőbe. Az utolsó találkozójukon Írország ellen az 1–0-s vereség is belefért. A nyolcaddöntőben a Spanyolországot kapták ellenfélnek. Giorgio Chiellini és Graziano Pellè találataival 2–0-ra legyőzték a kétszeres címvédőt. A negyeddöntőben egy másik címvédő, ezúttal a világbajnok Németország várt az olaszokra. A párharc 1–1-s döntetlennel zárult; Mesut Özil révén a németek szereztek vezetést a 65. percben, amit Leonardo Bonucci tizenegyesből egyenlített ki a 79. percben. A büntetőpárbajban 6–5 arányban alulmaradtak az olaszok. Ez volt az első alkalom, hogy Németország egy rangos tornán kiejtette Olaszországot.