El 28 d'octubre de 2016, Modrić va signar un nou contracte amb el Real Madrid, mantenint-lo a l'equip fins al 2020. A causa d'una lesió al genoll esquerra continuada a mitjan setembre es va perdre vuit partits fins a principis de novembre. El 18 de desembre, amb l'equip va guanyar la Copa del Món de Clubs de la FIFA de 2016 i la Pilota de Plata per la seva actuació. El 12 de març de 2017, en una victòria 2-1 contra el Betis, Modrić va jugar el seu partit 200 amb el Reial Madrid.