Completa la següent frase: El 9 d'agost de 2016, Carvajal va debutar en el enfrontament de la Supercopa de la UEFA contra el Sevilla a Trondheim, i va marcar la final
3-2 al minut 119 després d'un esforç individual. Durant la temporada de lliga, malgrat diversos problemes físics, va contribuir amb 23 partits per ajudar a l'equip a ser coronat campió. El 3 de desembre de 2016, després que Sergio Ramos hagués igualat a l'últim minut contra el FC Barcelona al Nou Camp, va celebrar el gol donant el dit mitjà als aficionats oposats, però més tard es va disculpar; després de gairebé un mes al marge, va tornar a l'acció just a temps per començar a la final de la Lliga de Campions el 3 de juny, que van guanyar per tercera vegada en quatre anys.