Gleich zum Saisonauftakt 2016 erreichte Ćorić in Chennai sein erstes Finale auf der ATP Tour. Dort traf er auf Stan Wawrinka, dem er mit 3:6 und 5:7 unterlag. Anschließend schied er mehrfach in der ersten oder zweiten Runde bei Turnieren aus, ehe im Davis Cup gegen Belgien zum Einsatz kam. Kroatien setzte sich mit 3:2 durch. Ćorić gewann dabei seine Partie gegen Kimmer Coppejans, während er gegen David Goffin das Nachsehen hatte. Beim ATP-Turnier in Marrakesch zog er im April nach drei Siegen in sein zweites Finale auf der World Tour ein. Gegen Federico Delbonis verlor er die Partie jedoch mit 2:6 und 4:6. Nach schwächeren Ergebnissen in den darauffolgenden Turnieren stand er wie schon im Vorjahr bei den French Open in der dritten Runde. Gegen Roberto Bautista Agut blieb er in drei Sätzen aber chancenlos. Nach Auftaktniederlagen in Halle und Wimbledon bestritt Ćorić zwei Einzelpartien im Davis-Cup-Viertelfinale gegen die Vereinigten Staaten. Einer Dreisatzniederlage gegen John Isner folgte der entscheidende Viersatz-Erfolg gegen Jack Sock, womit Kroatien die Partie mit 3:2 gewann. Bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro ging Ćorić im Einzel an den Start, schied jedoch bereits in der ersten Runde gegen Gilles Simon in zwei Sätzen aus. Nach einem Viertelfinaleinzug beim Cincinnati Masters folgte bei den US Open das vorzeitige Aus in der ersten Runde aufgrund von Knieproblemen. Im Davis-Cup-Halbfinale gegen Frankreich absolvierte er daher im September seine letzte Partie der Saison. Er unterlag Richard Gasquet in drei Sätzen. Die kroatische Mannschaft gewann diese Begegnung wie schon die beiden zuvor mit 3:2 und erreichte das Endspiel, das ohne Ćorićs Beteiligung mit 2:3 gegen Argentinien verloren ging. Nach dem Halbfinale hatte sich Ćorić am Knie operieren lassen und wurde trotz erfolgter Genesung und seiner Bereitschaft zu spielen nicht für das Endspiel nominiert.