2016. október 18-án Modrić új szerződést írt alá a Real Madriddal, amely a spanyol klubhoz kötötte őt 2020 nyaráig. Bal térdének sérülése következtében szeptember közepétől nyolc mérkőzést hagyott ki november elejéig. December 18-án a csapattal elnyerte a 2016-os FIFA-klubvilágbajnokság trófeáját. 2017. március 12-én a Betis 2–1-es legyőzésekor Modrić 200. tétmérkőzését játszotta a Real Madridban.