Després l'Istituto Luce es va acostar a ell per fer un curtmetratge sobre el naufragi dels migrants de 2013 a l'illa italiana de Lampedusa, però Rosi aviat va desestimar el projecte d'un documental complet sobre el tractament que Itàlia havia fet de la crisi dels refugiats a Europa. Va rodar "Fuocoammare" (2016) durant gairebé un any a Lampedusa, centrant-se en la crisi que vista a través de la gent de l'illa, com ara Samuele de 12 anys i el metge dels migrants Pietro Bartolo. Va participar en la competició del 66è Festival Internacional de Cinema de Berlín, guanyant una vegada més el premi més alt del festival, l'Os d'Or, i rebent una àmplia aclamació de la crítica internacional en el seu llançament. La pel·lícula va ser el primer documental presentat per Itàlia per a la categoria de Millor pel·lícula estrangera a l'Oscar, tot i que no va aconseguir la nominació final, i va ser nominada al Millor Llargmetratge Documental als Premis Oscar de 2016. També va guanyar el Premi del Cinema Europeu al millor documental.