Malgré un championnat d'Europe réussi en étant meilleur buteur de la compétition, Griezmann ne confirme pas son statut de troisième meilleur joueur au Ballon d'or 2016. Il atteint la barre des six buts seulement à la mi-saison en Liga avec (du au ) sans marquer un but. La régularité de ces 6 buts est aussi mauvaise, avec un doublé lors de la de Liga face au Celta Vigo (victoire de l'Atletico 0-4), un autre doublé lors de la journée () suivante face au Sporting Gijon. Il réalise un très mauvais match face au FC Barcelone lors de la , marqua le match suivant face au Deportivo la Corogne (victoire 1-0 de l'Atletico) et encore une autre fois la journée suivante face à Valence, mais manque un penalty. Après le match contre Valence, Griezmann enchaîne 9 matches sans but en Liga. Sa première moitié de saison en Ligue des champions est correcte avec trois buts et deux passes décisives en 6 matches. Néanmoins, il ne délivre qu'une passe décisive sur l'ensemble des deux matches face au Bayern de Munich et rata aussi un penalty. Il ne marque et ne délivre pas non plus de passe décisive sur les deux premiers matches face à Rostov et au PSV. En revanche, il marque tout de même un doublé face à Rostov et marque un but et délivre une passe décisive au PSV lors des matches retours. Il ne participe pas au match de Coupe du Roi lors de la première partie de saison.