Sousa palasi Davis Cupille syyskuussa auttaakseen Portugalia voittamaan Valko-Venäjän ja saamaan ylennyksen Eurooppa/Afrikka-alueen ryhmään I vuonna 2016. Vaikka hän hävisi ensimmäisen yksittäisottelunsa, hän voitti kaksoisottelun Eliaksen kanssa ja ratkaisevan yksittäisottelun Uladzimir Ignatikia vastaan. Peterburgin avoimessa turnauksessa Sousa saavutti kauden kolmannen finaalinsa. Marcel Granollersin, Simone Bolellin ja Dominic Thiemin voittojen jälkeen Sousa oli Milos Raonicin jälkeen kolmessa setissä. Lokakuussa Sousa meni 1<unk>4 -otteluun ja hävisi ensimmäisellä kierroksella Malaysia Openissa, Japan Openissa, Shanghain Mastersissa
ja Kremlin Cupin. Valencian avoimella kisoilla Sousa päätti kauden toisella ATP-mestaruudeltaan ja ensimmäisellä kaudella neljässä viimeisessä yrityksessä. Sousa voitti neljän korkeamman tason pelaajan, mukaan lukien Benoît Pairen, jälkeen 7. siemen Roberto Bautista Agutin finaalissa kolmessa setissä. Hän saavutti uuden uransa korkeimman sijoituksen seuraavalla viikolla maailman nro 34. Sousa lopetti kauden uransa huippuluokan 33:n sijalla 38 voitolla. Marraskuussa hän sai toisen kerran vuoden tennishenkilön palkinnon Portugalin tennisliiton ja Confederação do Desporto de Portugalin toimesta.