O 9 de febreiro de 2016, confirmouse que Chiellini perdería a Serie A.
o partido do 13 de febreiro contra o Napoli, así como a primeira volta dos 16 da Liga dos Campións o 23 de febreiro contra o Bayern de Múnic debido a unha lesión. Chiellini volveu á acción o 28 de febreiro para enfrontarse aos rivais do Internazionale, mais unha vez sufriu unha lesión no coiro que o fixo coxear e substituír no minuto 35. Despois de perder a primeira rolda de 16 contra o Bayern, houbo máis dúbidas sobre se perdería a segunda rolda tamén o 16 de marzo. Con todo, despois de probas médicas, estimouse que só estaría fóra durante dez días, inicialmente pensou que só perdería a segunda parte das semifinais da Coppa Italia contra o Internazionale o 2 de marzo e un partido da Serie A contra o Atalanta o 6 de marzo; non estaría en forma para a segunda rolda de 16 partidos da Liga dos Campións, e perdeu o partido. Regresou da lesión o 2 de abril, comezando na vitoria por 1-0 sobre o Empoli, pero sufriu outra lesión no músculo adductor longus no coiro dereito antes de ser substituído no minuto 54 do partido; máis probas nos días seguintes revelaron que estaría fóra durante 20 días. Volveu á acción unha vez máis nunha derrota de 2 a 1 a Verona, o 8 de maio. Despois de constantes lesións ao longo da tempada, Chiellini marcou no último partido da tempada o 14 de maio no minuto 77 dunha vitoria por 5 a 0 sobre o Sampdoria, mentres a Juventus celebraba gañar o título da liga por quinta vez consecutiva desde a tempada 2011-12; esta foi a aparición número 400 de Chiellini para a Juventus. O 21 de maio, Chiellini capitaneou a Juventus na final da Coppa Italia de 2016 en Roma; xogou un papel clave na vitoria por 1 a 0 sobre o Milan (o undécimo título de Coppa Italia do club no total), axudando ao seu equipo a defender o título e manter unha folla limpa. Máis tarde levantou o trofeo, xa que o Juventus converteuse no primeiro club italiano en gañar dobres domésticos consecutivos.