In der Vorbereitung auf den &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202016/17"&gt;Winter 2016/17&lt;/a&gt; konzentrierte sich Chevalier-Bouchet im Training insbesondere auf den Muskelaufbau, um läuferisch stärker zu werden. Tatsächlich waren ihre Laufzeiten über den gesamten Winter gesehen ein Prozent schneller als der Schnitt des Weltcupfeldes, womit Chevalier-Bouchet weiterhin deutlich hinter den laufstärksten Athletinnen ihrer Mannschaft (Braisaz, Dorin-Habert und Célia Aymonier) zurückblieb, ihre Teamkolleginnen dafür aber im Schießen mit einer Trefferquote von 87 Prozent übertraf. Wenngleich Dorin-Habert als Vierte des Gesamtweltcups weiterhin die erfolgreichste Französin war, gehörte Chevalier-Bouchet als Siebte der Wertung ebenfalls zu den führenden Biathletinnen des Winters. Sie stand zehnmal auf dem Podest (darunter fünfmal in Staffeln) und entschied in Nové Město na Moravě mit der Verfolgung ihr erstes Einzelrennen in der Serie für sich. Dabei traf sie nach einem Fehler im ersten Schießen in den verbliebenen drei Einlagen alle Scheiben und gewann mit 9,5 Sekunden Vorsprung auf Dorothea Wierer. Bei den Weltmeisterschaften in Hochfilzen holte Chevalier-Bouchet jeweils als Startläuferin die Silbermedaille mit der Mixed-Staffel und die Bronzemedaille mit der Frauenstaffel. Als Dritte des Sprints gewann sie zudem die einzige WM-Einzelmedaille einer französischen Frau. Julien Robert, der von 2015 bis 2018 die Mannschaft betreute, bezeichnete Chevalier-Bouchets Erfolge als „enorme Überraschung“ und als „gerechte Belohnung“ (im Original: „juste récompense“) für die Anstrengungen, die sie seit ihrer zwischenzeitlichen Rückstufung geleistet habe.