Mariano ylennettiin pääjoukkueeseen Zinedine Zidanen toimesta 20. elokuuta 2016 hyökkääjän Karim Benzeman selkävaurion jälkeen. Viikkoa myöhemmin Mariano teki debyyttinsä Celta de Vigon voitossa 2: 1: n aikana, kun hän korvasi Álvaro Moratan 77. minuutissa. Lokakuun 26. päivänä hän teki ensimmäisen maalinsa "Merenguesille", joka lopetti 7-1 voiton Cultural y Deportiva Leonesa vastaan Copa del Rey -kisoissa. Toisessa ottelussa hän teki hat-trickin 13<unk>2 voittoon, mukaan lukien 23 sekunnin maali, joka oli hänen joukkueensa nopein maali kilpailussa. Mariano teki ensimmäisen huippuluokan maalinsa 10. joulukuuta, kun hän tasoitti 3-2 voiton kotonaan Deportivo de La Coruñalle. Myöhemmin samana kuussa hän oli osa joukkuetta, joka voitti FIFA Club World Cupin 2016.
Japanissa, mutta ei esiintynyt Real Madridin otteluissa. Mariano pelasi kahdeksan ottelussa, kun Madrid voitti La Liga 2016/17. Hän oli varapää, kun Madrid voitti UEFA: n mestaruuskilpailun 2016/17.