大関昇進直後、2015年6月に行われた弥彦村の村おこしイベントで「どんな大関になりたいか？」と質問された照ノ富士は、「どんな大関ではなく、上を目指していますから。」と答え、更なる昇進への意欲を示した。大関昇進伝達式でも「さらに上を目指し精進いたします」と口上を述べていた。2015年7月場所は新大関として初登場し初日から6連勝と好調だったが、7日目に豪栄道に敗れ初黒星。9日目稀勢の里に勝ち8勝1敗と勝ち越したが、その後11日目に白鵬、12日目に鶴竜の両横綱に敗れて優勝争いから脱落。千秋楽は大関角番脱出を賭ける7勝7敗の琴奨菊に立合いで変化されて勝ち越しを許し、結果11勝4敗の成績だった。元大関の鳴戸（琴欧洲）・二子山（雅山）・藤島（武双山）各親方らは、照ノ富士の新大関場所に「100点満点、十分の内容。大関昇進で多忙となる中、硬くなる初日に勝てたのは大きい。大関の責任は果たした」と称賛。但し玉ノ井親方（栃東）は「優勝を逃したので90点。今後も最後まで優勝戦線に加わって欲しい」と奮起を促していた。2015年9月場所は横綱白鵬が3日目から途中休場となる中、初日から一人11連勝していた。しかし12日目の栃煌山戦で初黒星、翌13日目の稀勢の里戦で寄り倒された時、右膝を負傷。14日目の豪栄道戦に強行出場するもあっさり寄り切られ3連敗。それでも千秋楽結びの一番では、過去4戦4敗だった単独トップの横綱鶴竜を寄り切って初勝利。12勝3敗同士の優勝決定戦へもつれ込んだが、鶴竜に上手出し投げで敗れ、惜しくも2回目の幕内優勝はならなかった。場所後の精密検査で「右膝の前十字靱帯損傷・外側半月板損傷などで1か月の加療を要する」との診断書が下され、秋巡業は休場。また翌11月場所、照ノ富士の綱獲りについて北の湖理事長は「優勝又は13勝以上ならともかく、12勝の優勝同点では軽過ぎる」と否定的な意見を表明した。2015年11月場所、右膝の怪我が完治しない中強行出場するも9日目の大関稀勢の里戦で4勝5敗と黒星が先行。その後は12日目・豊ノ島戦で敗れるも、13日目の横綱鶴竜戦で叩き込んで7勝6敗とし、翌14日目に日馬富士と優勝を争った横綱白鵬を大相撲の末寄り切り、ようやく勝ち越し。結果9勝6敗で取り終えたが、同2015年の年間最多勝（65勝25敗）は、白鵬（66勝12敗12休）に僅か1勝届かず初受賞を逃した。2016年1月場所、4日目の碧山戦で寄り切りで勝った際に右肩を負傷した。5日目の旭秀鵬戦では右腕が全く使えないまま寄り切られ、苦悶の表情を浮かべる。翌6日目の栃煌山戦は不戦敗、右鎖骨骨折（全治不明）により自身初土俵以降初めての休場となった。1月18日には以前から傷めている左膝の内視鏡手術を決行。次の3月場所は、自身初の大関角番となった。3月場所も膝の状態は完全ではなく、中日までに平幕相手に3敗を喫する苦しい場所となったが、12日目に鶴竜を下しなんとかカド番を脱出した。しかし、その後は3連敗で8勝7敗で取り終えた。5月場所は膝の状態が3月場所よりも悪く、初日から2連勝した後は格下相手に踏ん張りが効かず6連敗となった。続けて2横綱にも敗れ、10日目にして次場所での2度目のカド番が決まった。その後も連敗は続き1968年秋場所の豊山以来、48年ぶりの大関1場所10連敗を記録した。さらに翌日、大関の琴奨菊にも敗れ、大関としては69年ぶりとなる同一場所での11連敗を喫した。これは年6場所15日制定着後では初めての事態となった（不戦敗、休場を含まない場合）。15日制以前でも相撲協会広報部によると年2場所の47年11月場所に11日制で11戦全敗した大関名寄岩の例のみとのこと。途中休場ありの一場所15日制の記録では年3場所の51年に春場所で途中3日間の休場を挟んで12連敗（12敗3休み不戦敗あり）した汐ノ海に次ぐ記録となった。そして11連敗の翌日。大関豪栄道に押し出され、不戦敗、休場無しで汐ノ海と1946年11月場所～47年11月場所の名寄岩（休場あり）の2人の大関連敗歴代ワースト記録に並んでしまった。連敗のまま迎えた千秋楽。関脇琴勇輝に押し出しで敗れ皆勤で大関歴代ワースト記録を更新する13連敗を記録してしまった。さらに大関の一場所皆勤13敗は2009年3月場所の千代大海に並ぶ歴代ワーストタイ記録になった。照ノ富士は記者に「強い大関と言われたこともあるが、これで弱い大関とも言われる。ずっと負けていたら楽しくない」「こういう時でも応援してくれる人がいるのはうれしい。いい時もくる。来場所を見てください」と語っていた。2度目の角番で迎えた翌7月場所は初日に白星を記録し先場所からの連敗を止め、その後4連勝を記録した。しかし、その後3連敗を喫した。その後、8日目に豪栄道に勝利し連敗を止めるが翌日から再び連敗。11日目から白鵬に勝利するなど連勝するも再び13日目から連敗。14日目の敗戦後「しょうがない。できることをやって、できないものはいい」と現状を受け入れ、千秋楽に先場所敗れており、ここまで7勝7敗の同じく勝ち越しをかける魁聖との対戦を伝えられると「大丈夫」と自分に言い聞かせていた。そして、迎えた千秋楽で魁聖に小股掬いで勝利し、大関の地位を保持した。照ノ富士は「今場所は長かった。来場所はけがを治してまた」と安堵の様子だった。9月場所は、初日に嘉風に黒星するもその後連勝し隠岐の海に敗れた（物言いはついたが軍配通り敗れた。）あと、再び連勝と4勝2敗で白星が先行していた。しかしその後7日目から長期連敗し、この場所で幕内全勝優勝を果たした豪栄道等に何も出来ずに負けるなど精彩を欠く相撲が目立ち、12日目に碧山に押し出しで敗れ6連敗で負け越しとなった。これにより来場所は自身3度目の角番となる。また取組後、過去10戦全勝の碧山に何もできず負けたことについて「弱くなってるな、俺」と語った。さらにそのまま連敗を続け、横綱鶴竜に寄り切りで敗れ8連敗で10敗目を喫し、結局千秋楽も立合い変化するも寄り切りで稀勢の里に敗れて9連敗の4勝11敗で場所を終えた。11月場所は2016年内で3度目の角番となるが、同一年内に角番を3場所経験するのは、2005年の魁皇と千代大海以来。10月14日の秋巡業豊橋場所では高安、錦木、貴ノ岩と22番取って6勝と不調で、特に高安には12連敗を喫した。迎えた11月場所初日は、嘉風につり出しで敗れ大関で2度目の10連敗を記録した。その翌日も敗れ11連敗まで記録は伸びてしまうが3日目に隠岐の海に勝利しようやく連敗を止め、その後復調し8日目には大関琴奨菊を危なげなく寄り切りで倒すなど6連勝する。さらに翌日も魁聖に上手投げで勝利で7連勝。九州入り後は状態も上向き「思い切って相撲を取れている」と自信も見せ、2敗をキープし優勝争いに絡むも全勝だった横綱鶴竜に敗れ連勝がストップ。翌日の豪栄道にも敗れ優勝争いから脱落するも12日目に横綱白鵬に勝利し勝ち越しを決め、角番を脱出した。だが、終盤3連敗しそのまま8勝7敗で場所を終えた。この年の勝ち越しは全て8勝7敗で年間通じての成績は33勝48敗9休勝率.407、11連敗以上2回と膝の故障に苦しめられた年となった。休場ありでの48敗はこの年もっとも黒星を記録した平幕の佐田の海の51敗に3敗差でこの年の大関では当然ワーストだった。さらにこの年の勝ち星33勝は6場所全て幕内にいた力士では最小で照ノ富士は「つらく、苦しい年だった。大関から落ちてもおかしくない状態だった」と話した。だが11月場所は力なく押し出される場面は少なく「これだけ相撲取れるんだから、前よりはちょっとずつ良くなっている」と膝の状態が上向いていることも証明した。また、「12日目から熱が出た。病気とけがが一気に集まってきた。よくこんな体で耐えられたと感じる」と勝ち越してからは発熱などで怪我と共に二重の苦労があったことも明かしていた。しかし、冬巡業は古傷の左膝半月板の状態が思わしくなく相撲を取れない状態で帰京を余儀なくされ「なかなか治らない。筋などを切っているのでなかなか力が入らない」とため息をついていた。2017年1月場所も初日から連敗し、先場所からの連敗は5まで伸びてしまうが3日目に勝利しようやく連敗を止めるも翌日から再び連敗。その後再び連敗を止めるとそこから3連勝を記録した。だが、その後再び連敗し4連敗で12日目に負け越しが確定し、これにより来場所は自身4度目の角番となった。この場所は大関琴奨菊が角番で負け越しで大関陥落。自身も来場所角番となる負け越しについて照ノ富士は「何とも言えない。弱いから負けたんでしょう」と元気が無かった。結局、その後も連敗は止まらず7連敗で4勝11敗で場所を終えた。大関11場所目で4回目の角番は最速記録。4度目のカド番で迎えた3月場所は初日から5連勝と好調で、6日目に高安に敗れるものの9日目に勝ち越して角番を脱出した。11日目には2015年9月場所以来となる二桁勝利を記録した。照ノ富士は「下がると怖い。無理してやっている」と打ち明け、地道にトレーニングなどを重ね「痛みはあるが、先場所より稽古できているし、動けている。我慢できている」と手応えを話していた。さらにその後も白星を重ね、14日目には自己最多タイの13勝目を記録し、優勝に王手をかけた。先場所の負け越しで大関から関脇へ陥落した琴奨菊の大関復帰を阻止した。千秋楽に、13日目に負傷している稀勢の里戦で勝てば11場所ぶり2回目の優勝という、絶対的に有利な立場にあったが、左への変化こそ堪えたものの捕まえきれないまま前に出たところに繰り出された突き落としの餌食になってしまい、優勝決定戦に持ち込まれた。さらに優勝決定戦、今度は立ち合いからすぐにもろ差しが決まって万全の態勢で一気に出るが、土俵際決死の小手投げを食らって叩きつけられてしまい、手負いの相手に連敗して逆転されるという悪夢のような展開で、すぐそこまで迫っていた優勝は手からすり抜けていった。「照ノ富士はこの場所準優勝なら来場所綱取りになるのか？」と報道陣に聞いたりしていたが1月場所は4勝11敗の負け越しなど不安定な成績であったため、5月場所での綱取りの声は上がらなかった。北村正任横審委員長も「内規は絶対的なものではない。準優勝、優勝で上げるなら横審はいらない。（成績が）安定しないと議論にならない」と長期的視点の必要性を説いている。場所後の3月31日、14日目の相撲で変化をして勝ったことから「モンゴルへ帰れ」という野次を受けたことに関して日本相撲協会が日本政府から事実関係などの問い合わせを受けたことが、協会関係者の話で分かった。関係者によると、協会は、当該の野次を事実として確認するのは困難とした上で、円滑な競技進行や安全で平穏な観戦の確保を目的とした「観戦契約約款」に基づき、今後も来場者に対応していくと回答したという。照ノ富士は優勝争いで古傷の左膝が悪化。場所後にモンゴルに帰国し治療とリハビリに専念し4月17日の東京・靖国神社奉納大相撲で春巡業に復帰した。また、膝の状態について「体調は徐々によくなっている。モンゴルでは入院して治療していた」「休んでも治らない。稽古しながら休まずに徐々に鍛えた方がいい。相撲取りなので」としていた。5月場所は初日から遠藤、玉鷲と連敗を喫した。2日目の取組後には「…。体の動き?見ての通りだよ」と不調をアピール。しかし、その後復調し8連勝するなど先場所から続く好調を維持し10日目には勝ち越しを記録した。その後も連勝を続け10連勝を記録した。しかし、この日の正代を破った際に古傷の左膝を痛めてしまう。翌日の出場さえ危ない状況だったが12日目は栃煌山を右足一本で踏ん張って小手投げで逆転勝利し自己最多タイの11連勝。支度部屋では腫れた膝を出しながら「大丈夫。思いきって相撲が取れている」と話した。だが、優勝争いしていた白鵬との直接対決で敗れ優勝を許してしまった。左膝の状態は悪化しているが「優勝争いをしていたから、最後まで取り続けないと」と言い、千秋楽も「当たり前」と出場を宣言していた。また、「千秋楽はもうどうでもいい。優勝ないじゃん。優勝しないと意味ない？うん」と終戦を宣言していたが千秋楽は大関取りだった高安を小手投げで倒し結局この場所12勝3敗の優勝次点で終えた。2場所連続の12勝以上は大関取りだった2015年以来となった。場所後に古傷の左膝の遊離軟骨を除去する内視鏡手術を受け、徐々に良くなっていると語っていた。7月場所は、稽古はおろか蹲踞もままならない状態で挑み、初日から不調で連敗。3日目に勝利するも再び連敗。1勝4敗と苦しみ。5日目の4連敗中だった小結琴奨菊戦の敗北した取組で手術した左膝を再び痛めてしまい、6日目から休場した。6日目は正代戦は不戦敗。詳しい症状は左半月板損傷で約7週間の加療であり、来場所の出場さえ厳しいほどの重症であった。また、来場所は歴代ワースト8位、自身5度目の角番となる。照ノ富士は入院し夏巡業は全休。治療に専念するという。9月場所の出場は無理と見られていたが全休した夏巡業の間に「1日3度の治療と2度のトレーニング」を繰り返し、回復を進めた成果が出て「動ける体になってきた。膝もほぼ治ったし、この2年で一番いい」と明るく話し「優勝を目指して頑張る。順調に上げていきたい」と自信の様子を見せていた。9月場所は5度目のカド番を東大関2で迎えた。しかし、初日から連敗し不安視されている膝の状態などは良いとしながらも、怪我をする前の状態に戻ったことに体がなれていないなどと言っていた。結果が伴わない事態に「自分でも分からないですね。しっかりと一番一番やるだけです」と気合を入れた。3日目にようやく白星をあげるが4日目から再び連敗。さらに5日目の取組で再び膝を負傷してしまう。土俵下でも左膝を曲げられず帰りも付け人に肩を貸してもらい、記者に照ノ富士は前に出たときに痛めた「膝がズレた」と呟いていた。今後の出場も「まずどうなってるか、みてからです」と悔しそうな表情だった。翌日になっても膝の炎症がおさまらず「左膝半月板損傷で約2週間の加療を要する見込み」との診断書を提出し休場した。5日目を終えて1勝4敗で伊勢ケ浜親方は「昨夜は痛みが取れて出られると思ったが、朝になって歩けない。今の状態では再出場は無理ではないか」と話していた。6日目の正代戦は不戦敗となった。その後、同場所9日目の時点で大関で2場所連続負け越しとなり、14場所務めた大関から陥落が決定した。角番制度となった1969年名古屋場所以降では2017年春場所の琴奨菊以来で17人目（20例目）。