2016 blieb Ocon bei ART Grand Prix und wechselte als Stammpilot in die DTM. Dort wurde er Nachfolger von Lucas Auer, der ein Cockpit bei HWA erhalten hatte. Beim ersten Lauf in Zandvoort erzielte er als Neunter erstmals Punkte in der DTM. Anschließend verließ er die DTM und übergab sein Cockpit an Felix Rosenqvist. In der Formel-1-Weltmeisterschaft 2016 trat Ocon darauf zu Rennen an. Nachdem er zunächst als Renault-Testfahrer an freien Trainings teilgenommen und für Mercedes Testfahrten absolviert hatte, erhielt er ab dem Großen Preis von Belgien ein Formel-1-Renncockpit bei Manor. Er ersetzte dort Rio Haryanto und wurde Teamkollege von Pascal Wehrlein, der wie Ocon von Mercedes gefördert wurde. Ocon wählte die Nummer 31 als seine permanente Formel-1-Startnummer. Ein zwölfter Platz in Brasilien war sein bestes Ergebnis.