Casemiro teki neljä maalia 25 ottelussa kaudella 2016-17, auttaen joukkuettaan voittamaan kansallisen mestaruuden ensimmäistä kertaa viiteen vuoteen. Hän teki pitkän kantaman lyönnin Mestarien liigan finaalissa Juventus FC:tä vastaan auttaen joukkuettaan 4-1 voittoon. Hän löysi jälleen verkon 8. elokuuta 2017, jolloin hänen joukkueensa johti lopulta 2-1 tappiossa.
Manchester Unitedin pelaaja UEFA:n Supercupissa.