2015 stand er bei den Australian Open erneut im Halbfinale, das er in vier Sätzen gegen Andy Murray verlor. Bei allen anderen Grand-Slam-Turnieren schied er jeweils im Achtelfinale aus. Bei den Masters-Turnieren war er allerdings sehr erfolgreich, bei neun Turnierteilnahmen erreichte er achtmal mindestens das Viertelfinale, nur in Montreal verlor er seine Auftaktpartie. In Miami und Madrid erreichte Berdych jeweils das Halbfinale, in Monte-Carlo stand er in seinem dritten Masters-Finale, das er mit 5:7, 6:4, 3:6 gegen Novak Đoković verlor. In dieser Saison gewann er erneut zwei Turniere, zum einen verteidigte er seinen Titel in Stockholm gegen Jack Sock, kurz danach triumphierte er auch in Shenzhen nach einem Zweisatzsieg gegen Guillermo García López. Bei den ATP World Tour Finals schied er zum vierten Mal nacheinander in der Gruppenphase aus. Am Ende der Saison belegte er den sechsten Platz der Weltrangliste. Die Saison 2016 war insgesamt weniger erfolgreich, Höhepunkt war der Halbfinaleinzug in Wimbledon, das er gegen Andy Murray glatt verlor. In Melbourne und Paris konnte er jeweils das Viertelfinale erreichen. In keinem Masters-Turnier kam er über das Viertelfinale hinaus. Berdych gab 2016 seinen Verzicht auf Olympia bekannt. Als Grund nannte er die gesundheitlichen Risiken im Zusammenhang mit dem Zika-Virus. Damit war er nach Milos Raonic der zweite Top-Ten-Spieler, der das Turnier in Rio absagte. Er gab im August 2016 bekannt, dass der ehemalige Topspieler Goran Ivanisević von nun an zu seinem Trainerteam gehört. Dieser hatte zuvor den Kroaten Marin Čilić betreut. Sein einziger Turniersieg war die Titelverteidigung in Shenzhen, als er Richard Gasquet in drei Sätzen schlug. Die Saison 2016 konnte er auf dem zehnten Weltranglistenplatz beenden.