Prahassa 2015 Lavillenie voitti neljännen peräkkäisen sisäratojen Euroopan-mestaruuden kisaennätyksellä 604 cm. Pekingin MM-kilpailuissa 2015 hän sijoittui kolmanneksi tuloksella 580. Lavillenie voitti sisäratojen maailmanmestaruuden Portlandissa 2016 kisaennätyksellä 602. Amsterdamin EM-kilpailuissa 2016 Lavillenie jäi loppukilpailussa ilman tulosta aloituskorkeudestaan 575 cm. Kilpailun voitti Robert Sobera tuloksella 560 cm. Rio de Janeiron olympialaisissa 2016 hän saavutti hopeaa tuloksella 598. Lontoon MM-kilpailuissa 2017 hän oli kolmas tuloksella 589. Hän voitti sisäratojen maailmanmestaruuden Birminghamissa 2018 tuloksella 590. Saman vuoden Berliinin EM-kilpailuissa hän saavutti pronssia tuloksella 595. Dohan MM-kilpailuissa 2019 hän karsiutui loppukilpailusta.