In 2016 maakt Bendsneyder zijn debuut in de Moto3-klasse van het wereldkampioenschap wegrace op een KTM voor het team Red Bull KTM Ajo naast Brad Binder. Met een derde plaats tijdens de Grand Prix-wegrace van Groot-Brittannië behaalde hij zijn eerste podiumplaats. Ook in Maleisië behaalde hij een derde plaats. Met 76 punten sloot hij zijn debuutseizoen af op de veertiende plaats in het kampioenschap.