Durant l'intersaison, Thibaut Pinot ne pratique pas le cyclisme durant plusieurs semaines mais s'entretient via le football ou le ski de fond. Il aborde 2016 en visant principalement le Tour de France, les Jeux olympiques, que ce soit la course en ligne et le contre-la-montre&lt;ref name="cyclingnews 20/01/16"&gt; &lt;/ref&gt; ainsi que le titre de champion de France du contre-la-montre. Un an après l'arrivée de Steve Morabito, Sébastien Reichenbach est recruté pour l'aider dans la montagne. Il reprend la compétition au Grand Prix d'ouverture La Marseillaise dont il se classe deuxième, battu au sprint par Dries Devenyns. Il est ensuite troisième de l'Étoile de Bessèges, notamment grâce à sa deuxième place dans le contre-la-montre où il n'est battu que par le champion de France Jérôme Coppel. Lors de Tirreno-Adriatico, que Pinot qualifie de , le Français est cinquième du classement général de cette épreuve marquée par l'annulation de son étape la plus favorable aux grimpeurs. Une semaine plus tard, lors du Critérium international, il gagne le premier jour le contre-la-montre, une première sur ce type d'épreuve dans sa carrière professionnelle, qui lui permet de prendre la tête de l'épreuve. Il gagne le lendemain l'étape de moyenne montagne arrivant au col de l'Ospedale et donc le classement général de cette course à étapes. Quatrième deux semaines plus tard du Tour du Pays basque, il remporte à la fin du mois d'avril la troisième étape du Tour de Romandie, un contre-la-montre, devant le Néerlandais Tom Dumoulin et le Luxembourgeois Bob Jungels. Cette victoire lui permet de passer deuxième du classement général derrière Nairo Quintana. Les dernières étapes ne permettent pas de modifier l'ordre du classement général et Pinot termine donc deuxième de la course derrière Quintana.