Muet face au but pendant un mois et demi, Antoine Griezmann inscrit le seul but du derby madrilène à Santiago Bernabeu, ce qui permet aux siens de l'emporter. Malgré un nouveau coup d'arrêt, Griezmann retrouve le chemin des filets et marque lors des cinq matches suivants dont un doublé contre le Betis Séville. Le , Antoine Griezmann inscrit son de la saison contre l'Espanyol Barcelone et le dédicace à sa fille née la veille en suçant son pouce face à la caméra (3-1). Quatre jours plus tard, et une semaine après la défaite au Camp Nou face au FC Barcelone en quart de finale aller de la Ligue des champions (2-1), Griezmann s'offre un doublé au retour pour éliminer le tenant du titre et envoyer les siens en demi-finales (2-0). Lors des demi-finales face au Bayern Munich, il marque l'unique but des siens à l'Allianz Arena et le club se qualifie pour la finale malgré la défaite grâce au but inscrit à l’extérieur. En finale de la Ligue des champions contre le Real Madrid à San Siro, il manque un penalty en début de deuxième mi-temps, propulsant le ballon sur la barre transversale. Dans la séance de tirs au but, il prend à contre pied Keylor Navas et marque, mais il n'empêchera pas la défaite de son équipe à la suite du penalty raté de Juanfran (1-1 ; 5-4 tab).