Beim ersten Rennwochenende der Saison 2016 gaben Rossi und Yamaha die Vertragsverlängerung des Italieners bekannt. Er unterschrieb einen Vertrag bis einschließlich 2018 beim Yamaha-Werksteam. Am 15. März 2018 wurde bekannt, dass Rossi diesen vorzeitig bis 2020 verlängern wird.