Au Classique Paul Hunter de 2016, Grace élimine Jack Lisowski et Robbie Williams sans perdre la moindre manche. Cet enchainement de victoires lui permet de disputer son deuxième quart de finale dans un tournoi classé, mais il est battu sur le score de 4-3 par Thepchaiya Un-Nooh, après avoir pourtant mené 3-1. Plus loin dans la saison, il progresse jusqu'en quarts de finale du Snooker Shoot-Out où il s'incline face à Shaun Murphy. Grace se qualifie ensuite pour son premier championnat du monde en remportant au total trois victoires au cours des qualifications pour retrouver Kyren Wilson au premier tour du grand tableau. Il réalise une première session à la hauteur, terminant à 5-4 contre lui. Néanmoins, la deuxième session est nettement à l'avantage de Wilson qui l'emporte sur le score final de 10-6. Grace termine la saison à la place mondiale.