Contribuisce invece alla conquista della Coppa del mondo per club, per poi vincere nuovamente il campionato e la Coppa del Re. Il cammino in Champions League si interrompe, invece, ai quarti di finale. Nell'annata 2016-2017, l'ultima in maglia blaugrana, conquista la Supercoppa di Spagna e la Coppa del Re, chiudendo il campionato al secondo posto. In Champions League esce sempre ai quarti di finale, raggiunti però dopo uno storico ottavo di finale contro il Paris Saint-Germain: dopo aver perso la gara di andata a Parigi per 4-0, infatti, Neymar contribuisce con una doppietta e un assist decisivo nel finale alla clamorosa vittoria per 6-1 del Barcellona che sancisce la più grande rimonta nella storia della Champions League e di tutte le altre competizioni europee: nessuna squadra prima era mai riuscita a passare il turno dopo aver perso per quattro reti di scarto la partita di andata.