Met oog op de Olympische spelen van 2016 in Rio de Janeiro, betwistte Gaviria het omnium op het wereldkampioenschap baanwielrennen begin 2015. Als voorbereiding hierop stond hij met de nationale selectie aan de start van de Ronde van San Luis. Hier wist hij de eerste en derde etappe te winnen, dit door telkens de Britse sprinter Mark Cavendish te verslaan. Zijn goede vorm trok hij door tot het wereldkampioenschap, waar hij als topfavoriet de titel won. Vanwege zijn prestaties werd hij, samen met landgenoot Rodrigo Contreras, gecontracteerd per 1 januari 2016 bij Etixx-Quick Step. Later werd overeengekomen dat beide renners vanaf 1 augustus al stage zouden lopen bij het team. Tijdens die stage won hij met de ploeg de ploegentijdrit in de Ronde van Tsjechië, een dag later won hij zelf de massasprint. In september won hij ook een etappe in de Ronde van Groot-Brittannië, alvorens de volgende etappe niet te starten.