Après le départ de Gonzalo Higuain vers la Juventus lors du mercato de l'été 2016, Naples parvient à recruter quelques très bons joueurs pour la saison 2016-2017, et notamment deux internationaux polonais : Arkadiusz Milik (l'attaquant de l'Ajax Amsterdam) et Piotr Zielinski (le milieu de terrain offensif d'Empoli). Sont également recrutés Amadou Diawara (milieu de terrain guinéen évoluant à Bologne) et Marko Rog (jeu milieu de terrain croate qui évoluait au Dinamo Zagreb). Pour la deuxième année sous les ordres de Maurizio Sarri, les Azzurri réalisent à nouveau une très bonne saison : en championnat, l'équipe termine troisième avec 86 points derrière la Juventus et l'AS Roma mais se paye surtout le luxe d'avoir la meilleure attaque de la compétition (94 buts marqués). En Ligue des Champions, Naples parvient à terminer premier d'un groupe composé du Benfica Lisbonne, du Dynamo Kiev et du Besiktas Istanbul, mais se fait ensuite éliminer en de finale par le Real Madrid, futur vainqueur de la compétition. Naples atteint également la demi-finale de Coupe d'Italie avant d'être éliminé par la Juventus dans la double-confrontation.