En 2016 confirmáronse tanto Fenati como Migno e unha terceira moto foi dada a Nicolò Bulega, pero Fenati foi despedido despois de dez carreiras e substituído por Lorenzo Dalla Porta. Fenati comezou a tempada de 2016 cunha pole position en Qatar, pero só conseguiu o 4o lugar na carreira. Terminou 20o en Arxentina, antes da súa primeira vitoria da tempada nos Estados Unidos. Foi sétimo en Jerez, antes dun segundo lugar en Le Mans, perdendo ante Brad Binder por 0.099 segundos. Fenati clasificouse na pole en Mugello, pero non puido rematar a carreira. Foi cuarto tanto en Cataluña como en Holanda.
, antes dunha posición inútil de 18 en Alemaña. Fenati foi eliminado por Sky Racing VR46 en Austria como unha acción disciplinaria por non estar de acordo con Uccio Salucci. O 16 de agosto, o equipo VR46 rescindiu o seu contrato con Romano para as tempadas 2016 e 2017, citando problemas de comportamento en conflito coa política do equipo como a razón detrás da división.