Il 28 luglio 2015 si trasferisce al di Josep Guardiola, per 37 milioni di euro (più eventuali 3 di bonus). Il cileno, che fa così ritorno nel calcio tedesco, esordisce con i bavaresi il 1º agosto seguente, in occasione della finale di Supercoppa di Germania persa ai tiri di rigore contro il , dopo l'1-1 dei tempi regolamentari. Il 9 dello stesso mese segna il suo primo gol con la nuova maglia, aprendo le marcature dal dischetto nel 3-1 al Nöttingen in Coppa di Germania; il 19 settembre sigla invece la prima marcatura in campionato, nello 0-3 esterno contro il . In Champions League risulta determinante per il passaggio del turno alle semifinali per la compagine bavarese: è infatti suo il gol che decide l'andata dei quarti contro il , mentre al ritorno va ancora in rete nel 2-2 finale che elimina i portoghesi. Dopo l'eliminazione in semifinale contro l', il 7 maggio 2016 Vidal si aggiudica la prima Bundesliga, grazie alla vittoria per 2-1 sull'. Il 21 dello stesso mese aggiunge un altro trofeo al suo palmarès, in seguito alla vittoria della Coppa di Germania sul : dopo lo 0-0 scaturito al termine dei supplementari i bavaresi prevalgono ai rigori, serie nella quale il cileno realizza il secondo "penalty".