Auch für die Formel-1-Weltmeisterschaft 2016 stand Kwjat bei Red Bull unter Vertrag. Beim ersten Rennen startete er wegen technischer Probleme nicht. In China erzielte er mit dem dritten Platz eine Podest-Platzierung. Beim darauf folgenden Großen Preis von Russland fuhr Kwjat in der ersten Runde zweimal auf Vettels Fahrzeug auf, worauf dieser nach einem Aufprall in die Streckenbegrenzung ausschied. Kwjat wurde von den Rennkommissaren mit einer 10-Sekunden-Stop-and-Go-Strafe sowie drei Strafpunkten belegt und beendete das Rennen auf dem 15. Platz. Obwohl er zuvor wegen seiner Fahrweise nicht negativ aufgefallen war, wurde er nach dem Rennen von vielen Experten teilweise massiv kritisiert, Red-Bull-Motorsportberater Helmut Marko bezeichnete sein Verhalten als „inakzeptabel“. Red Bull entschied daraufhin, mit sofortiger Wirkung die Cockpits von Kwjat und Max Verstappen zu tauschen, sodass Kwjat zum Großen Preis von Spanien zur Scuderia Toro Rosso zurückkehrte. Hier war ein neunter Platz in Singapur sein bestes Ergebnis. Er beendete die Saison auf dem 14. Gesamtrang mit 25 Punkten.