Für die Snookerweltmeisterschaft 2016 konnte er sich mit Siegen über Jason Weston, Martin O’Donnell und Matthew Stevens für die Hauptrunde im Crucible Theatre qualifizieren. In der ersten Runde konnte er sich in einem knappen Spiel gegen den gesetzten Joe Perry durchsetzen. Zu Beginn des Spiels ging Perry mit 0:2 und 2:4 zweimal mit zwei Frames in Führung, im restlichen Verlauf der Partie konnte kein Spieler mehr als einen Frame in Führung gehen, Kyren Wilson gewann 10:9. Einen gänzlich anderen Verlauf hatte das Achtelfinale. Wilson konnte zu Beginn sieben Frames in Folge gewinnen, sein Gegner Mark Allen setzte fünf Frames dagegen, es folgten vier Frames von Kyren Wilson zum 11:5. Allen holte ebenfalls vier Frames zum 11:9, dann beendete Kyren Wilson die Partie, indem er die letzten zwei Frames für die benötigten 13 Gewinnframes holte. Sein Gegner im Viertelfinale war der Weltranglistenerste Mark Selby. In der ersten Session verlor Wilson die ersten sechs Frames, konnte aber zum Ende der Session sein Ergebnis noch auf 6:2 verbessern. In der zweiten Session teilten er und Selby sich die acht gespielten Frames, sodass es 10:6 stand. In der abschließenden Session konnte Mark Selby die ersten zwei Frames gewinnen. Kyren Wilson konnte dann noch zwei Frames zum 12:8 für sich entscheiden, musste sich aber letztlich doch mit 13:8 aus dem Turnier verabschieden. Im vorletzten Frame erzielte er mit 143 Punkten sein bis dahin höchstes Break.