Í lok tímabilsins var Marchisio umfjöllunarefni flutningasögunnar þar sem núverandi samningur hans átti að rennast út næsta sumar. Hinn 6. júlí 2015 skrifaði hann undir fimm ára framlengingu og hélt honum í heimalandsfélaginu sínu fram á tímabilið 2019/20. Marchisio var útilokaður í mánuð eftir að hafa fengið meiðsli á adductor vöðva í hægri fæti í fyrsta leik sínum í deildinni á tímabilinu þann 12. september 2015, þegar Juventus gerði jafntefli 1<unk>1 á heimavelli gegn Chievo. Þann 24. nóvember var Marchisio tilnefndur í lið ársins hjá UEFA 2015. Þann 15. mars 2016 var tilkynnt að Marchisio myndi missa af annarri umferð 16 liða í Meistaradeildinni gegn Bayern München þann 16. mars vegna vöðvavandamála í vinstri kálfi. Hann sneri aftur til leiks 2. apríl, í 1 til 0 heima sigri á Empoli. Tveimur vikum síðar, 17. apríl, varð Marchisio meiðsli í krossbandinu á meðan Juventus vann 4 - 0 á Palermo eftir vandræðalegt fall með áskorun á Franco Vázquez, sem útilokaði hann út fyrir restina af tímabilinu sem og komandi UEFA Euro 2016 mót. Eftir vel heppnaða skurðaðgerð á vinstra hné 19. apríl var staðfest að hann yrði frá í sex mánuði. Eftir ađ Juventus vann sitt fimmta úrslit í röđ í Serie A
Þann 25. apríl tileinkaði Buffon, fyrirliði og markvörður félagsins, Marchisio sigurinn.