2015 erreichte Estelle Mossely das Finale der Europaspiele, in welchem sie jedoch wiederum gegen Katie Taylor verlor und somit die Silbermedaille gewann. Beim europäischen Olympia-Qualifikationsturnier im Jahr 2016 in Samsun/Türkei scheiterte Mossely im Viertelfinale an der Italienerin Irma Testa mit 2:1 Punktrichterstimmen und verpasste somit die Qualifikation für die Olympischen Spiele 2016. Diese konnte sie dann aber bei den Weltmeisterschaften im selben Jahr nachholen, als sie nach Siegen über Ri Tong-sun, Nordkorea (3:0), Caroline Veyre, Kanada (3:0), Jana Aleksejewna (3:0), und Katie Taylor (2:1), das Finale erreichte. In diesem stand ihr die Russin Anastasia Belyakova gegenüber, die sie klar mit 3:0 Punktrichterstimmen schlug und Weltmeisterin wurde. Somit fuhr Mossely als amtierende Weltmeisterin und Favoritin zu den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro.