在这届欧洲杯上，葡萄牙先是在小组赛以1-1战平冰岛、0-0战平奥地利、3-3战平匈牙利，3战全平积3分，以小组第3的身份晋级淘汰赛，随后以1-0战胜克罗地亚；1-1战平波兰，通过点球大战5-3淘汰对手；2-0战胜威尔士；1-0战胜法国，获得了最终的冠军。
2016年欧洲杯，参赛球队由原来的16支扩大到了24支，比赛规则也有所变化。24支球队分成6个小组进行小组赛，最终小组前2名（合计12支球队）和战绩最好的4个小组第3一起晋级淘汰赛。
在小组赛里，葡萄牙状态并不理想。首场比赛，他们就被冰岛1-1逼平。纳尼在第37分打进一球，但是冰岛在第50分钟追平比分，C罗在第85分钟的头球被哈尔多森扑出，没能完成绝杀。
第二场比赛，葡萄牙又跟奥地利以0-0握手言和，2场比赛之后，葡萄牙和冰岛一样，都是2平积2分，匈牙利1胜1平积4分，而奥地利则1平1负积1分，葡萄牙想要小组出线，最后一场至少要踢平匈牙利。
对阵匈牙利，葡萄牙3次落后3次追平，格拉首开纪录，C罗助攻纳尼打进扳平比分；下半场茹扎克任意球破门，紧接着C罗脚后跟射门扳平比分；茹扎克再进一球，匈牙利3-2继续领先，而C罗则用头球再次追平比分，最终葡萄牙战平匈牙利，拿到宝贵的1分。
匈牙利和冰岛都是1胜2平，携手晋级淘汰赛。而葡萄牙则积3分，排名小组第3，需要跟另外5个第3比较成绩。
在6个小组第3里，爱尔兰和斯洛伐克都是积4分，顺利晋级16强。而阿尔巴尼亚、北爱尔兰、土耳其、葡萄牙都是积3分，只能继续比较净胜球，阿尔巴尼亚是-2个，北爱尔兰是0个，土耳其是-2个，葡萄牙是0个，最终葡萄牙和北爱尔兰搭上了16强的末班车。
在1/8决赛里，葡萄牙对阵D组第1的克罗地亚，加时赛第117分钟，C罗射门不中，夸雷斯马的补射，让葡萄牙绝杀对手，晋级8强。
在1/4决赛里，葡萄牙面对C组第1的波兰，双方1-1进入点球大战，最终葡萄牙5-3胜出，值得一提的是，常规时间，葡萄牙也是追平的一方，莱万多夫斯基在第2分钟就取得进球，波兰1-0领先，但随后桑切斯为葡萄牙扳平比分。
在半决赛里，葡萄牙面对B组第1的威尔士，C罗在下半场头球攻进一球，随后助攻纳尼再进一球，葡萄牙2-0战胜威尔士，拿到了本届欧洲杯比赛的第一场常规时间的胜利。
在决赛里，葡萄牙面对A组第1，也是东道主法国，双方又一次打到了加时赛，C罗在上半场因伤退场，但是葡萄牙依然坚守球门不失，双方进入加时赛，在加时赛里，埃德尔射门完成绝杀，葡萄牙1-0击败法国，获得了欧洲杯冠军。