Na przełomie 2016 i 2017 wystartował w 65. Turnieju Czterech Skoczni. W pierwszym konkursie, który odbył się 30 grudnia 2016 w Oberstdorfie, Stoch zajął 2. miejsce, przegrywając jedynie z Austriakiem Stefanem Kraftem. W zawodach w Garmisch-Partenkirchen, Polak ponownie był 2., tym razem ustępując Norwegowi Danielowi-André Tandemu, jednakże objął prowadzenie w klasyfikacji generalnej turnieju. 4 stycznia 2017 w Innsbrucku, w rozgrywanym w niekorzystnych warunkach atmosferycznych konkursie, odbyła się tylko jedna seria zawodów. Stoch zajął 4. miejsce, a zwycięzcą ponownie został Tande, który odebrał reprezentantowi Polski prowadzenie w klasyfikacji generalnej TCS. 6 stycznia w Bischofshofen rozegrano ostatnie zawody turnieju. Po pierwszej serii Stoch zajmował drugie miejsce, a Tande był trzeci. W drugiej serii Norweg osiągnął 117 m i stracił szansę na zwycięstwo. Stoch uzyskał 138,5 m, co dało mu wygraną w konkursie i całym turnieju. Po zwycięskim dla siebie turnieju Stoch wygrał konkursy w dniach 14 i 15 stycznia na skoczni w Wiśle dzięki czemu objął prowadzenie w klasyfikacji generalnej pucharu świata. 22 stycznia Kamil Stoch zwyciężył w konkursie w Zakopanem. Po tym konkursie jego przewaga w Pucharze świata wzrosła do 293 punktów. Następnie wziął udział w drużynowym konkursie w Willingen, który zakończył się drugim w historii zwycięstwem reprezentacji Polski. W kolejnych startach w Niemczech, Polak zajmował kolejno 5, 3 i 9 miejsce.