W czerwcu 2024 Kane znalazł się w 26-osobowej kadrze Anglii Mistrzostwa Europy 2024 w Niemczech. 16 czerwca w pierwszym meczu grupowym wygranym 1:0 z Serbią był kapitanem reprezentacji Anglii, wyprzedzając Gary'ego Neville'a jako zawodnika Anglii z największą liczbą występów na Mistrzostwach Europy dzięki swojemu 12. występowi na Euro. Był to również jego 23. występ na dużym turnieju, co dało mu absolutny rekord przed Ashleyem Cole'em i Raheemem Sterlingiem. 20 czerwca w drugim meczu grupowym przeciwko Danii zdobył swoją pierwszą bramkę w tym turnieju zremisowanym 1:1. 30 czerwca zdobył decydującą bramkę dla Anglii w meczu 1/8 finału ze Słowacją, strzelając głową w pierwszej minucie dogrywki wygrywając 2:1 i zanotował 79 występ w oficjalnych meczach dla reprezentacji Anglii, zaliczają się do nich spotkania mistrzostw świata i Europy, Ligi Narodów oraz kwalifikacje do wielkich imprez. Tym samym wyprzedził w tej klasyfikacji absolutną legendę angielskiej piłki, Petera Shiltona, bramkarz ma na koncie o jeden taki występ mniej. 10 lipca w meczu półfinałowym wykorzystał rzut karny w 18. minucie przeciwko Holandii, doprowadzając do remisu, gdzie w 90' minucie Ollie Watkins strzelił decydującego gola wprowadzając Anglię do drugiego z rzędu finału Mistrzostw Europy. 14 lipca w finale przeciwko Hiszpanii rozegrał 61.