000万欧元加盟英超球队热刺，穿起7号球衣，超越中田英寿创下的2500万欧元转会费，成为史上最贵亚洲球员。同年9月13日，孙兴慜在英超对阵桑德兰的比赛中首次亮相。9月17日，在欧联杯与卡拉巴克的小组赛中梅开二度，首次为热刺取得进球。仅三天后，又在英超与水晶宫的比赛中打进个人首粒英超进球。2016年10月14日，孙兴慜荣获该年9月的英超最佳球员，成为韩国乃至亚洲第一位该奖项的获奖者。2017年11月5日，在热刺1比0战胜水晶宫的比赛中，孙兴慜攻入英超第20球，超越前辈朴智星，成为英超入球最多亚洲球员。