Die Rasensaison eröffnete Federer mit dem Start bei den Gerry Weber Open in Halle. Mit einem Finalsieg über Andreas Seppi hatte er als erst dritter Spieler der Open Era (nach Guillermo Vilas und Rafael Nadal) ein Turnier achtmal gewonnen. Auch in Wimbledon erreichte Federer das Endspiel, seine zehnte Finalteilnahme bei diesem Turnier. In vier Sätzen unterlag er, zum wiederholten Male in dieser Saison, Novak Đoković. Im Finale von Cincinnati revanchierte er sich für diese Niederlage, ehe der Serbe bei den US Open im Finale wieder den Sieg davontrug. Seinen Titel beim Shanghai Masters konnte Federer nicht verteidigen, da er bereits in seiner ersten Partie überraschend dem Spanier Albert Ramos unterlag. Den Titel bei den Swiss Indoors Basel gewann er allerdings erneut, diesmal gegen seinen langjährigen Rivalen Nadal. Es war sein erster Sieg über Nadal seit mehr als drei Jahren. Beim letzten Masters-Turnier 2015 in Paris schied Federer im Achtelfinale gegen John Isner aus. Bei den ATP World Tour Finals 2015 erreichte er das Finale, in dem er erneut Đoković unterlag, den er in der Gruppenphase noch geschlagen hatte.