Zur Saison 2015/16 kehrte Demirbay zunächst zum HSV zurück und stieg nach der U21-EM verspätet ins zweite Trainingslager ein. Er wurde vom neuen Cheftrainer der ersten Mannschaft, Bruno Labbadia, in der ersten Pokalrunde nicht eingesetzt und stand bei den ersten beiden Bundesligapartien – auch aufgrund einer Schienbeinprellung – nicht im Kader. Um erneut Spielpraxis zu sammeln, wurde Demirbay am 25. August 2015 bis zum Saisonende abermals in die 2. Bundesliga ausgeliehen, diesmal an Fortuna Düsseldorf. Nachdem er am 29. November 2015 in einem Auswärtsspiel gegen den FSV Frankfurt, bei dem er mit zwei Toren den Sieg seiner Mannschaft gesichert hatte, von Schiedsrichterin Bibiana Steinhaus nach einem Handgemenge mit einer Gelb-Roten Karte vom Platz geschickt worden war, sagte er: „Ich finde, Frauen haben im Männerfußball nichts zu suchen.“ Dieser frauenfeindliche Spruch, für den er sich umgehend entschuldigte, trug ihm ein Ermittlungsverfahren des DFB-Kontrollausschusses sowie die vereinsseitige Verpflichtung ein, ein Mädchen-Fußballspiel in der D-Jugend-Kreisklasse als Schiedsrichter zu leiten. Dabei wurde Demirbay für sein Auftreten kritisiert, da er das Spiel nicht etwa im Sport- bzw. Schiedsrichter-Outfit, sondern mit dunkler Jeans und hellem Mantel geleitet habe.