Nella stagione 2015-16 è titolare nella Supercoppa di Lega giocata l'8 agosto e vinta per 2-0 a Shanghai, nuovamente a spese della Lazio. La sua quinta annata a Torino subisce tuttavia un brusco stop il 23 settembre quando, durante l'intervallo della gara casalinga contro il , accusa un malore con difficoltà respiratorie: nei giorni successivi gli viene diagnosticato un flutter atriale, un'aritmia benigna che il 2 ottobre lo porta a sottoporsi a un intervento chirurgico di ablazione al cuore. Una volta ristabilitosi e riottenuta l'idoneità sportiva, il lucernese torna in campo il 3 novembre 2015 nella sfida contro il , trovando nell'occasione anche la sua prima rete in Champions League che vale il definitivo 1-1: a fine stagione, la UEFA inserirà questo gol tra i 10 più belli dell'edizione. Nel frattempo, il 20 gennaio 2016 sigla di nuovo alla Lazio la sua prima rete in Coppa Italia, un 1-0 che permette alla Juventus di accedere alle semifinali della competizione, poi vinta il 21 maggio 2016 contro un Milan superato 1-0 al termine dei supplementari. In precedenza il 25 aprile, a corollario di una rimonta-record, era già arrivato lo scudetto, il quinto di fila per la Juventus e per Lichtsteiner, il quale contribuisce così a far bissare al club il "double" dell'anno precedente.