In 2016 volgde het omslagpunt. Na eerst nog op de Noorse indoorkampioenschappen zowel op de 1500 als op de 3000 m achter Henrik tweede te zijn geworden, was Filip in de eindsprint van de 1500 m tijdens de EK in Amsterdam de voltallige concurrentie te slim af, inclusief broer Henrik, die nog net voor de Nederlander Richard Douma als derde wist te eindigen. Een week later stelde hij zijn PR op de 1500 m bij tot 3.33,72 tijdens de Herculis-meeting in Monaco.Op het succes in Amsterdam volgde een deceptie in Rio de Janeiro. Tijdens de daar gehouden Olympische Spelen werd Ingebrigtsen in de eerste ronde van de 1500 m gediskwalificeerd wegens onrechtmatig duwen. Hij sloot het atletiekjaar echter in stijl af met een verdere verbetering van zijn PR op de 1500 m naar 3.32,43 tijdens de Memorial Van Damme in Brussel.