Tổng cộng có 47 đội tuyển quốc gia tham gia vòng loại (trong đó Andorra lần đầu tiên tham dự). Chủ nhà Hà Lan đương nhiên có một suất tại vòng chung kết, trong khi 46 đội tuyển còn lại thi đấu vòng loại để xác định 15 suất còn lại.[2][8] Vòng loại diễn ra từ tháng 4 năm 2015 đến tháng 10 năm 2016 bao gồm ba vòng:[9]

• Vòng sơ loại: Tám đội có thứ hạng thấp nhất được chia làm hai bảng, mỗi bảng bốn đội. Các đội thi đấu vòng tròn một lượt tại một địa điểm cố định. Hai đội đầu mỗi bảng đi tiếp.
• Vòng bảng vòng loại: 40 đội được chia thành tám bảng năm đội, thi đấu vòng tròn hai lượt. Tám đội đầu bảng và sáu đội nhì xuất sắc nhất (không tính thành tích trước đội thứ năm trong bảng) lọt vào vòng chung kết, trong khi hai đội nhì còn lại đá play-off.
• Play-off: Hai đội còn lại đá play-off hai lượt để xác định suất cuối cùng.

Các đội vượt qua vòng loại

Bốc thăm chia bảng

Lễ bốc thăm diễn ra lúc 17:30 CET (UTC+1) vào ngày 8 tháng 11 năm 2016, tại Rotterdam.[10][11][12] Mười sáu đội được chia thành bốn bảng bốn đội. Các đội được phân loại hạt giống dựa trên hệ số của họ sau vòng bảng vòng loại (không tính play-off),[13] trong đó Hà Lan được mặc định ở vị trí A1.[14]