Skrifaðu framhald fyrir þessa málsgrein - Mariano var örugglega kynnt til aðalliðsins af stjóra Zinedine Zidane 20. ágúst 2016, eftir meiðsli í baki framherja Karim Benzema. Viku síðar gerði Mariano sinn fyrsta leik í liði yfirmanna í 2<unk>1 sigri á Celta de Vigo og tók sæti Álvaro Morata á 77. mínútu. Þann 26. október skoraði hann sitt fyrsta mark fyrir "Merengues" til að ljúka 7-1 sigri á Cultural y Deportiva Leonesa í Copa del Rey. Í seinni leiknum bætti hann við hat-trick fyrir 13<unk>2 heildarsigur, þar með talið mark á 23. sekúndu sem var fljótasta mark liðsins í keppninni. Mariano skoraði sitt fyrsta marki í efstu deildinni 10. desember, og jafnaði í 3 × 2 comeback sigri á heimavelli gegn Deportivo de La Coruña. Síðar sama mánuð var hann hluti af liðinu sem vann 2016 FIFA Club World Cup
í Japan, en kom ekki fram í neinum leikjum Real Madrid. Mariano lék átta leiki þegar Madrid vann La Liga árið 2016. Hann var varamaður þegar Madrid vann Meistaradeild Evrópu 2016/2017.