Sau khi chia bảng, mỗi đội sẽ thi đấu theo thể thức lượt đi lượt về. 9 đội đầu bảng và một đội nhì bảng có kết quả tốt nhất sẽ giành quyền tham dự VCK. 8 đội còn lại sẽ đá play-off để chọn ra 4 đội còn lại tham dự giải đấu này.
51 đội dự vòng loại được chia thành 9 bảng, trong đó có 6 bảng gồm 6 đội, 3 bảng gồm 5 đội. Tiêu chí chọn các đội hạt giống và các nhóm còn lại dựa trên bảng xếp hạng các nền bóng đá châu Âu gần nhất của UEFA.
Đây là vòng chung kết Euro cuối cùng có 16 đội tham dự. Theo quyết định của UEFA, từ Euro 2016, số đội tham dự vòng chung kết sẽ là 24 đội.
Kết quả bốc thăm chia bảng vòng loại Euro 2012:
Bảng A: Áo, Azerbaijan, Bỉ, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Kazakhstan
Bảng B: Andorra, Armenia, Macedonia, CH Ireland, Nga, Slovakia
Bảng C: Estonia,Quần đảo Faroe, Italy, Bắc Ireland, Serbia,Slovenia
Bảng D: Albania, Belarus, Bosnia Herzegovina, Pháp, Luxembourg, Romania
Bảng E: Phần Lan, Hungary, Moldova, Hà Lan, San Marino, Thụy Điển.
Bảng F: Croatia, Georgia, Hi Lạp, Israel, Latvia, Malta
Bảng G: Bulgaria, Anh, Montenegro, Thụy Sĩ, Wales
Bảng H: Đảo Cyprus,Đan Mạch, Iceland, Na uy, Bồ Đào Nha
Bảng I: CH Czech, Liechtenstein, Lithuania, Scotland, Tây Ban Nha