Konplete fraz sa a: Nan 2016, Bagnaia te kòmanse sezon an ak yon podium fini nan Losail ak yon lòt podium fini nan Jerez, fini 3yèm nan tou de okazyon yo. Nan ras lakay li nan peyi Itali Bagnaia asire yon lòt 3yèm pozisyon bat Niccolò Antonelli pa 0.006 segonn. Te swiv pa yon aksidan nan Barcelona, Bagnaia asire premye l 'Gran Prix genyen nan istorik la
Assen sikwi nan 59th li Moto3 ras e li te premye viktwa pou Mahindra tou. Li te genyen 4 podium nan 8 premye kous sezon an e li te jwenn tèt li ap goumen pou tit la. Apre de ras mwayèn ak yon aksidan nan Brno, Bagnaia te resevwa premye pozisyon li nan Silverstone ki te afekte pa lapli a epi li te fini dezyèm dèyè Brad Binder nan yon ras enteresan. Bagnaia te genyen dezyèm ras li nan sezon an nan Sepang, genyen ras la alèz ak yon gwo diferans apre Brad Binder, Joan Mir ak Lorenzo Dalla Porta tout te fè aksidan nan kwen an menm pandan kòmansman ras la, ki te ranpli ak aksidan miltip. Li te fini sezon an ak 145 pwen nan plas 4 nan Moto3 chanpyona a ak yon total de 2 viktwa ak 6 podyòm. Bagnaia te gen yon opòtinite pou fini 2nd nan chanpyona Mondyal la dèyè Brad Binder men malerezman te pran soti nan tou de Phillip Island ak Valencia pa Gabriel Rodrigo. Rodrigo pouse Fabio Di Giannantonio nan Ostrali ki te desann ak ranmase Bagnaia avèk li. Nan Valencia Rodrigo te fè yon aksidan segondè sou premye wonn lan apwoche dènye bouk la, ankò Bagnaia te desann inevitableman.