Messi mở màn mùa giải 2015–16 bằng việc ghi hai bàn từ những quả đá phạt trong chiến thắng 5–4 của Barcelona (sau hiệp phụ) trước Sevilla ở Siêu cúp UEFA. Vào ngày 16 tháng 9, anh trở thành cầu thủ trẻ nhất có 100 lần ra sân tại UEFA Champions League trong trận hòa 1–1 trên sân khách trước Roma. Sau chấn thương đầu gối, anh trở lại sân cỏ vào ngày 21 tháng 11, vào sân thay người trong chiến thắng 4–0 trên sân khách của Barcelona trước kình địch Real Madrid ở "El Clásico". Messi đã kết thúc năm bằng chiến thắng trong trận chung kết FIFA Club World Cup 2015 vào ngày 20 tháng 12, danh hiệu câu lạc bộ thứ năm của anh trong năm 2015 khi Barcelona đánh bại River Plate 3–0 tại Yokohama. Vào ngày 30 tháng 12, Messi ghi bàn trong lần ra sân thứ 500 cho Barcelona, trong chiến thắng 4–0 trên sân nhà trước Real Betis.