Nachdem O’Sullivan erneut die ersten Turniere der Saison abgesagt hatte, nahm er Ende September am Shanghai Masters teil, bei dem er schon in der zweiten Runde an seinem Landsmann Michael Holt scheiterte. Dagegen war er bei den im Anschluss stattfindenden Qualifikationsspielen im englischen Preston zum European Masters und zur International Championship erfolgreich. Beim Northern Ireland Open 2016 unterlag er im Achtelfinale Kyren Wilson mit 3:4. Beim erstmals ausgetragenen European Masters erreichte er unter anderem mit einem 6:0-Sieg über Neil Robertson das Finale, in dem er Judd Trump knapp mit 8:9 unterlag. Auch bei der UK Championship kam er ins Finale, dort verlor er mit 7:10 gegen Mark Selby. Beim Masters 2017 gewann O’Sullivan das Endspiel mit 10:7 gegen Joe Perry und sicherte sich mit seiner Titelverteidigung den siebten Titel bei diesem Turnier. Er übertraf damit den Rekord, den er seit dem letzten Jahr mit Stephen Hendry geteilt hatte. O’Sullivan widmete seinen Sieg dem 2006 verstorbenen Paul Hunter, dessen Namen der Pokal des Masters seit diesem Turnier trägt.