Completa la següent frase: Sousa va tornar a la Copa Davis al setembre per ajudar Portugal a derrotar Bielorússia i aconseguir el ascens al Grup I de la Zona Europa/Àfrica el 2016. Tot i perdre el seu primer singles, va guanyar el dobles amb Elias i el singles decisiu contra Uladzimir Ignatik. A l'Open de Sant Petersburg, Sousa va arribar a la seva tercera final de la temporada. Després de les victòries sobre Marcel Granollers, Simone Bolelli i Dominic Thiem, Sousa va ser segon davant de Milos Raonic en tres sets. A l'octubre, Sousa va entrar en una cursa de 1 a 4 amb pèrdues de primera ronda a l'Open de Malàisia, l'Open de Japó, el
El Masters de Xangai i la Copa del Kremlin. A l'Open de València, Sousa va culminar la temporada amb el seu segon títol ATP de la seva carrera i el primer de la temporada en quatre intents finals. Després de derrotar quatre jugadors de rang superior, incloent Benoît Paire, Sousa va derrotar el setè titular Roberto Bautista Agut a la final en tres sets. Va assolir un nou alt rànquing en la seva carrera la setmana següent al número 34 del món. Sousa va acabar la temporada en el número 33 del món amb 38 victòries en singles. Al novembre, va rebre el premi de Personalitat de tennis de l'any per segona vegada de la Federació Portuguesa de Tennis i la Confederação do Desporto de Portugal.