Другий політ до МКС для М. Корнієнка розпочався стартом на кораблі «Союз TMA-16M» 27 березня 2015 року. Він був бортінженером екіпажів МКС-43, 44, 45 і 46. Під час цього польоту здійснив 10 жовтня 2015 один вихід у відкритий космос (разом з Геннадієм Падалкою) тривалістю 5 годин 34 хвилини. Перебування М. Корнієнка спільно з американцем Скоттом Келлі на борту МКС тривало майже рік — на Землю вони повернулися кораблем «Союз TMA-18M» 2 березня 2016 року. Тривалість перебування космонавтів у польоті склала 340 діб, що стало рекордним періодом безперервного перебування людей на МКС.