Ljúka eftirfarandi setningu: 9. ágúst 2016 var Carvajal byrjunarmaður í leiknum gegn Sevilla í UEFA-Súperbikarnum í Trondheim og skoraði í úrslitaleiknum
3-2 á 119. mínútu eftir einkaleik. Á deildartímabilinu, þrátt fyrir nokkra líkamlega veikindi, stuðlaði hann samt að 23 leikjum til að hjálpa liðinu að verða krýndur meistari. Þann 3. desember 2016, eftir að Sergio Ramos hafði jafnað í síðustu mínútu gegn FC Barcelona á Nou Camp, fagnaði hann markinu með því að gefa andstæðingjum stuðningsmönnum miðfingurinn, en baðst síðar afsökunar; eftir næstum mánuð á hliðarlínunni, kom hann aftur til aðgerða rétt í tíma til að byrja í úrslitaleik Meistaradeildarinnar þann 3. júní, sem þeir unnu í þriðja sinn á fjórum árum.