De Noord-Ieren begonnen uitstekend aan de kwalificatiecampagne. Op 7 september ging Noord-Ierland in Hongarije met 1-2 winnen. Het elftal van bondscoach Michael O'Neill kwam in de 75e minuut op achterstand, maar wist alsnog drie punten uit de brand te slepen dankzij late goals van Niall McGinn en Kyle Lafferty.
Een maand later won Noord-Ierland voor eigen volk met 2-0 van de Faeröer via doelpunten van Gareth McAuley en opnieuw Lafferty. Vier dagen later volgde de uitwedstrijd tegen Griekenland, dat op dat moment één punt had verzameld. De Noord-Ieren wonnen met 0-2 dankzij goals van Jamie Ward en topscorer Lafferty.
Precies een maand later, op 14 november 2014, verloor Noord-Ierland voor het eerst punten. Het team van O'Neill verloor in Boekarest met 2-0 van Roemenië. Paul Papp scoorde in het slotkwartier twee doelpunten voor het thuisland. Door de zege sprong Roemenië over Noord-Ierland naar de eerste plaats in groep F.
In het kalenderjaar 2015 ging Noord-Ierland op zijn elan door. Het won op 29 maart voor eigen volk met 2-1 van Finland dankzij de vierde en vijfde kwalificatietreffer van Lafferty. Twee maanden later kwam leider Roemenië op bezoek. Het duel om de eerste plaats eindigde in een scoreloos gelijkspel.
In september 2015 eiste Noord-Ierland de leidersplaats opnieuw op. Eerst werd er met 1-3 gewonnen van de Faeröer dankzij een doelpunt van Lafferty en twee treffers van McAuley. Nadien speelde het elftal van O'Neill in Belfast tegen Hongarije. Bij een zege waren de Noord-Ieren gekwalificeerd. De Hongaren kwamen 0-1 voor en zagen nadien hoe Noord-Ierland met tien man verder moest door de uitsluiting van Chris Baird. De middenvelder beging twee overtredingen, maar scheidsrechter Cüneyt Çakır gaf bij de eerste balvoordeel. Na de fase kreeg Baird van Cakir twee gele kaarten. In de 93e minuut sleepte Lafferty alsnog een punt uit de brand.[1] Doordat Roemenië in september slechts twee punten uit evenveel wedstrijden verzamelde, werd Noord-Ierland opnieuw eerste in groep F.
Op 8 oktober 2015 wist Noord-Ierland zich voor de eerste keer in de geschiedenis te kwalificeren voor het EK. Het won voor eigen volk overtuigend met 3-1 van Griekenland. Doelpunten van Steven Davis (2x) en Josh Magennis verzekerden het land van deelname. Op de slotspeeldag speelden de Noord-Ieren gelijk tegen Finland. Het werd in Helsinki 1-1 na een doelpunt van Craig Cathcart.
De loting vond op 12 december 2015 plaats in Parijs. Noord-Ierland werd ondergebracht in groep C, samen met Duitsland, Oekraïne en Polen.
Noord-Ierland verloor het eerste groepsduel met 0-1 van Polen. Arkadiusz Milik schoot op aangeven van Jakub Błaszczykowski in de 51e minuut het enige doelpunt van de wedstrijd binnen vanuit het strafschopgebied. Noord-Ierland won vervolgens de tweede groepswedstrijd, van Oekraïne. Gareth McAuley kopte de ploeg in de 49e minuut op 1-0 nadat Oliver Norwood de bal vanuit een vrije trap voor het doel bracht. Niall McGinn bepaalde de eindstand in de laatste minuut van de blessuretijd op 2-0. Nadat het doelman Andrij Pjatov niet lukte om een schot van Stuart Dallas vast te pakken, schoot hij de afvallende bal vanaf de rand van het doelgebied binnen. In de derde groepswedstrijd werd één doelpunt van Duitsland de Noord-Ieren fataal: 0-1. De Duitse aanvaller Mario Gómez tikte net voor het halfuur een pass van Mesut Özil in een keer door naar Thomas Müller. Die liep het strafschopgebied in, waarna hij de bal teruglegde en Gómez in de 29e minuut kon scoren. Noord-Ierland eindigde zo met drie punten als nummer drie in de poule. Later op de dag bleek dat dit in combinatie met het neutrale doelsaldo voldoende was om als een van de vier beste nummers drie van het toernooi door te gaan naar de achtste finales.
Noord-Ierland nam het in haar achtste finale op tegen Wales, de winnaar van groep B. Eén doelpunt besliste de wedstrijd, een eigen goal van de Noord-Ieren in de 75e minuut: 0-1. Welshman Aaron Ramsey gaf de bal mee aan Gareth Bale, die vanaf de linkerkant van het Noord-Ierse strafschopgebied een voorzet gaf. McAuley probeerde te verhinderen dat de bal de ingevallen Hal Robson-Kanu bereikte, maar werkte die daarbij zelf per ongeluk in het doel. Daarmee zat het toernooi er voor Noord-Ierland op.