2015-16 sezonuna girerek Pepe, kontratını bir kez daha, bu sefer 2017'ye kadar, uzattı. Yine ara ara sakatlıklar geçirdiği bu sezon 21 maçta forma giyen futbolcu ligde yine şampiyonluk göremedi. Öte yandan UEFA Şampiyonlar Ligi'nde bir kez daha final heyecanı yaşadı. Finalde yine Atletico Madrid ile karşılaşan Real Madrid'de Pepe bu sefer ilk 11'de sahaya çıktı. Pepe'nin yaptığı bir faul sonucu Atletico Madrid penaltı kazansa da Antoine Griezmann bu vuruşu gole çeviremedi. Uzatmalara giren bu maçın sonunda Real Madrid penaltılarla rakibini geçerken, Pepe de kariyerinin ikinci Avrupa şampiyonluğunu yaşadı. 2016-17 sezonunda yine sakatlıklarla uğraşan futbolcu Nisan ayında kaburga kırığı nedeniyle sezonu erken kapatmak zorunda kaldı. 8 Nisan 2017'de Atletico Madrid ile 1-1 berabere kaldıkları lig maçında son kez Real Madrid forması giyen futbolcu, son golünü de bu maçta kaydetti. Sezon sonunda Madrid, beş yıl aradan sonra tekrar ligi kazandı. Ayrıca bir kez daha UEFA Şampiyonlar Ligi'ni kazandılar. Pepe, sakatlığı nedeniyle ilk 18'de yer almamıştı. Sezonun bir başka başarısı da 2016 FIFA Kulüpler Dünya Kupası oldu. Pepe, bu maçlarda kulübede oturmuştu.