In de zomer van 2015 kwam Van der Poel ten val tijdens de vierde etappe van de Ronde van de Toekomst. Hij hield er een knieblessure aan over en miste daardoor het eerste deel van het seizoen 2015–2016. Uiteindelijk maakte hij eind november zijn comeback met een derde plek in de Duinencross. Twee weken later boekte hij in Overijse zijn eerste seizoenszege. Een maand later won hij voor de tweede maal op rij het NK, ditmaal in het Overijsselse Hellendoorn. In de aanloop naar deze wedstrijd had hij ook al zeges behaald in Namen, Heusden-Zolder en Diegem. Op het wereldkampioenschap eindigde Van der Poel op de vijfde plaats, op 47 seconden van winnaar Wout van Aert.