In der &lt;a href="Weltcup%20der%20Nordischen%20Kombination%202016/17"&gt;Weltcup-Saison 2016/17&lt;/a&gt; verlor Frenzel beim Nordic Combined Triple in Seefeld in den ersten beiden Rennen ganz knapp im Zielsprint gegen Johannes Rydzek, gewann aber am 29. Januar das entscheidende dritte Rennen und sicherte sich zum vierten Mal in Folge den Gesamtsieg. Bei den Weltmeisterschaften in Lahti gewann er Gold mit Johannes Rydzek, Fabian Rießle und Björn Kircheisen im Mannschaftswettbewerb und mit Rydzek im Teamsprint, sowie Silber hinter Rydzek von der Normalschanze. Seinen 40. Weltcupsieg feierte er am 18. März 2017 in Schonach und gewann damit zum zweiten Mal hintereinander den Schwarzwaldpokal. Einen Tag später sicherte er sich mit dem Sieg im letzten Saisonrennen zum fünften Mal den Gewinn des Gesamtweltcups vor Johannes Rydzek und Akito Watabe. Damit zog er an Hannu Manninen vorbei und ist der erfolgreichste Athlet im Weltcup der Nordischen Kombination.