2016年チームスローガンは、「Smart & Spirit 2016　夢と感動」。2年続けて最下位に陥るほどの低迷から脱却するために大型補強を敢行した。ここ2年固定できなかった三塁手を補強すべく、千葉ロッテマリーンズからFA権の行使を宣言していた今江敏晃と契約した。また、かつて広島東洋カープの主力打者だった山形県出身の栗原健太内野手、千葉ロッテマリーンズから戦力外通告を受けていた川本良平捕手、中日ドラゴンズを退団した山内壮馬・福岡ソフトバンクホークスを退団した金無英両投手を入団テスト経由で契約。外国人投手では、先発・リリーフ両方に対応できるラダメス・リズやジェイク・ブリガムを獲得したほか、WBSCプレミア12の台湾代表に選出された宋家豪と育成選手契約を結んだ。さらに、メキシカンリーグ二冠王のジャフェット・アマダー内野手と、MLB通算162本塁打の実績を誇るジョニー・ゴームズ外野手を獲得した。2月1日から、楽天Koboスタジアム宮城の短縮表記を「コボスタ宮城」から「Koboスタ宮城」に変更し、5月には社会人・大学・クラブチームと対外試合を年に30戦程度実施することを前提に、若手選手の実戦経験を増やす目的で球団内に「育成チーム」を編成した。公式戦では、茂木栄五郎を開幕から内野のレギュラーに抜擢するなど新人選手を積極的に起用した。ドラフト1巡目入団のオコエ瑠偉も高卒新人野手では球団史上初の開幕一軍入りを果たすと、セ・パ交流戦期間中から正中堅手に定着した。正捕手の嶋が故障で戦線を離れた5月下旬からはドラフト6巡目入団の足立祐一にスタメンマスクを託した。その一方で、新外国人のゴームズは18試合で打率1割台・本塁打1本にとどまり4月22日に一軍登録を抹消され帰国・退団したほか、パ・リーグの最年長選手だったレイも成績不振を理由に退団した。オープン戦の序盤に負傷したアマダーは5月下旬に公式戦デビューを果たしたものの、以降も再三にわたって故障で戦列を離れた。さらに今江・銀次・松井稼頭央などの主力打者も故障や打撃不振などで一軍と二軍を往復した。このため、7月には球団史上初めてのキューバ出身選手としてフェリックス・ペレス、シアトル・マリナーズ時代にイチローとチームメイトだったカルロス・ペゲーロ（いずれも左打ちの外野手）を相次いで獲得した。序盤に一時首位に立つも、その後順位は急降下し4位に沈んだ。交流戦では11勝7敗の4位と健闘したが、リーグ戦の再開後はソフトバンク・日本ハム・ロッテの後塵を拝する状況が続いた。終盤には順位で西武にも抜かれ5位に転落した。9月29日のオリックス戦に勝利したことでオリックスの最下位が確定したため、チームは3年振りに最下位を脱出し5位でシーズンを終えた。西武に対しては、球団史上初めてシーズンの勝ち越しを果たした。シーズン終了後には、球団創設時から楽天に所属している最後の現役選手であった近鉄出身の牧田明久や、2007年の大学・社会人ドラフト会議1巡目指名で入団した長谷部康平、後藤光尊、栗原、川本、山内などが現役を引退した。外国人選手では、リズ、ブリガム、ペレスが相次いで退団したほか、前年の故障からセットアッパーとして復活したミコライオとの残留交渉が不調に終わった（後に退団）。2017年チームスローガンは、「Smart & Spirit 2017　東北・夢・再び」。前年10月31日付で楽天が宮城球場の命名権に関する3年契約を締結したことに伴って、1月1日付で本拠地の呼称を「Koboパーク宮城」に変更した。同月16日には、星野球団副会長が監督時代の実績を買われて野球殿堂顕彰者（エキスパート部門）に選ばれている。外国人選手については、ウィーラー・アマダー・ペゲーロが揃って残留する一方で新たにフランク・ハーマン投手と契約を結んだ。レギュラーシーズン中の6月には、BCリーグの富山サンダーバーズからジョシュ・コラレス投手を獲得している。日本人選手では、西武からFA権の行使を宣言していた仙台市出身の岸孝之投手やソフトバンクからのコーチ就任要請を固辞して退団した青森県出身の細川亨捕手と契約。ドラフト会議では、1巡目の藤平尚真をはじめ支配下登録選手としての指名を経て入団した10人中9人を投手が占めた。さらに、一軍を経験していなかった柿澤貴裕外野手との交換トレードで、巨人から小山雄輝投手が移籍した。春季キャンプ中には、前年10月にDeNAから戦力外通告を受けていた元・巨人の久保裕也投手を、入団テスト経由で獲得している。その一方で、レギュラーシーズンの開始前に催された2017 ワールド・ベースボール・クラシック（WBC）には、則本と松井裕樹が日本代表、アマダーがメキシコ代表として出場し、当初は嶋も日本代表に選ばれていたが、春季キャンプから右ふくらはぎの張りで調整が遅れたため本大会の直前に出場を辞退した。さらに則本は、WBC出場の影響で入団以来初めて開幕投手を外れた。公式戦では、ウィーラー・アマダー・ペゲーロを同時にスタメンへ起用することを前提に1番に茂木・2番にペゲーロ・5番に銀次を据えた攻撃型の打線でスタートした。開幕投手には、岸が内定していたが開幕直前にインフルエンザB型へ感染したため、対戦相手であるオリックスとの相性の良い美馬学が初めて起用された。また、新人投手の森原康平・高梨雄平・菅原秀が中継ぎ要員として揃って開幕一軍入りを果たした。このような状況で開幕を迎えたにもかかわらず、開幕戦からの4連勝でスタートダッシュに成功する。パ・リーグの首位に立つと、4月を16勝5敗の勝率.761、5月を16勝7敗の勝率.696で終えた。この間には3連敗が1度もなかった。さらに則本は4月19日の西武戦から8試合連続で2桁奪三振（NPB新記録および世界プロ野球タイ記録）を達成した。則本と共に先発陣を構成する美馬・岸や、クローザーの松井裕も好調で、ハーマンと共にセットアッパーを務める福山博之は、開幕戦から36登板試合連続で自責点を0に凌いだ。5月以降はソフトバンクとリーグ戦で首位争いを展開した。交流戦ではソフトバンクが優勝したものの、3連敗を2度経験しながら10勝8敗の5位で終了した。6月28日にははるか夢球場（弘前市運動公園野球場）でオリックス戦を開催。球団創設13年目にして球団の主催による青森県内での一軍公式戦が初めて実現するとともに、地方球場に強い辛島航が先発で白星を飾った。この試合によって日程上は東北全6県での開催が実現したが、4月13日に福島県のヨーク開成山スタジアムで予定されていた西武戦が降雨で中止になったため、実公式での全県開催は2018年以降に持ち越された。結局、6月の通算成績は12勝9敗1分の勝率.571であった。7月には2日にソフトバンクに敗れたことでソフトバンクとのゲーム差が−0.5ゲーム差となり、前年のソフトバンクに続き2位とのゲーム差がマイナスでの首位となる事象が発生した。7月7日にシーズン初めてソフトバンクに首位を明け渡すが、2日後には首位に再浮上した。前半戦最後のカードであったソフトバンクとの首位攻防2連戦で2連勝したため、4年振りに前半戦を首位で折り返した。しかし、その一方で交流戦の終盤から主力選手に故障者が続出し、茂木・藤田一也・ペゲーロ・岡島豪郎・松井裕・今江が相次いで戦線を離脱した。NPBレギュラーシーズン中のトレード期限が迫っていた7月下旬には、このような事情を背景に2015年までロッテの主力打者だった巨人のルイス・クルーズ内野手を金銭トレードで獲得した。獲得当日（26日）のソフトバンク戦から、茂木が遊撃の守備、ペゲーロが一軍に復帰する8月上旬まで一軍の公式戦に出場した。さらにこの試合で則本が入団1年目から5年連続のシーズン2桁勝利を達成し、チームは4連勝と6連勝を1回ずつ経験した影響で、7月を13勝7敗の勝率.650で終えた。8月には2日に再び首位から陥落すると、投打の歯車が噛み合わないまま急失速した。前述した故障者のうち、今江以外の選手が相次いで一軍に復帰してもこの傾向に歯止めが掛からなくなった。一時はパ・リーグのレギュラーシーズンでは35年振りにマイナス1ゲーム差で首位に立ったものの、ソフトバンクや3位・西武との3連戦が組まれていた8月第3週から第5週までの通算15試合で、1勝13敗1分と大きく負け越した。首位・ソフトバンクとの差が10ゲームにまで広がったばかりか、31日の西武戦で敗れたためシーズンで初めて3位に転落した。結局、8月の通算成績は7勝18敗1分でシーズン初の月間負け越しを記録した。さらに8月23日のロッテ戦から9月3日のソフトバンク戦まで、球団初年度以来12年振りの公式戦10連敗を記録している。9月2日の対ソフトバンク戦で敗れたことによってチームの自力優勝の可能性が消滅したほか、本拠地での主催試合でも、8月18日のソフトバンク戦から9月9日のオリックス戦まで10連敗を喫した。この間には、前述した攻撃型打線の組み替えを繰り返す一方で春季キャンプ中の故障で出遅れていたオコエがスタメンに再び定着するほど好調を見せた。また、高卒新人の藤平もチームが6連敗中だった8月22日のロッテ戦で一軍初勝利を果たすと、チームの10連敗で迎えた9月5日の日本ハム戦でも先発勝利を記録した。さらにウィーラー・ペゲーロ・アマダーが9月中旬までに相次いで20本以上の本塁打を放ったため、「同一球団に在籍する3人の外国人選手が同一シーズンでいずれも20本以上の本塁打」というNPB一軍公式戦史上初の記録を樹立し、投手陣では則本と美馬が2桁勝利を達成した一方で、岸は防御率2.76ながら7連敗（8勝10敗）でレギュラーシーズンを終えた。9月中旬以降は、16日にソフトバンクのリーグ優勝が決まったものの24日に楽天の3位以上が確定した。が、以降の試合で2位に返り咲けないまま10月4日の対ロッテ戦を延長12回引き分けで終了となった。チーム史上初めてレギュラーシーズンを3位で終えた。ポストシーズンでは、西武とのクライマックスシリーズ（CS）ファーストステージ（メットライフドーム）第1戦においてレギュラーシーズン中の対戦で8戦全敗だった西武のエース・菊池雄星を相手に0 - 10の大差で完封負けを喫した。だが、第2戦からの2連勝によってパ・リーグの優勝チームとして臨んだ2013年以来4年振り（勝ち上がりは2009年以来）にCSファイナルステージへ進出した。パ・リーグが2007年から導入しているCS制度で、ファーストステージの第1戦に敗れたチームがファイナルステージへ進出できた事例はこの年の楽天が初めてである。迎えたソフトバンクとのファイナルステージでは、第1戦から2連勝しCS第2戦から4連勝と上り調子にあったが、則本・岸・美馬を先発に立てた第3戦以降の試合で3連敗を喫したため、4年振りの日本シリーズ進出を逃した。なお、この時点で日本シリーズの出場および制覇回数は1回であった。しかし、過去2回出場したシリーズをいずれも制していた横浜DeNAベイスターズ（セ・リーグ3位からCSを突破）が、この年の日本シリーズでソフトバンクの前に敗退した。その結果、日本シリーズで敗退したことがないチームはNPBの12球団で楽天だけになった。日本シリーズの終了後には、チーム最年長の現役選手だった松井稼頭央が、コーチ就任の打診を固辞。他球団での現役続行を希望したため、テクニカルコーチ兼任の外野手として、15年振りに西武へ復帰した。また、巨人から移籍した2013年以降サイドスローの左腕投手として中継ぎで活躍した金刃憲人などが現役を引退。2009年以降もコーチとして楽天への在籍を続けてきた礒部が退団する一方で、ドラフト会議での1巡目指名を経て在籍していた片山博視（2006年入団）・武藤好貴（2012年入団）両投手や、一軍のクリーンアップを一時担っていた内野手の中川大志に戦力外通告を実施した（中川はDeNA、片山はコーチ兼任でBCリーグの武蔵ヒートベアーズ、武藤は入団前に所属していたJR北海道硬式野球部の後継チーム・JR北海道硬式野球クラブで現役を続行）。ドラフト会議では、東京六大学野球のリーグ戦で歴代3位の通算21本塁打を記録した岩見雅紀（慶応大学外野手）を2巡目で指名。5巡目では、NPBの球団では初めてBASEBALL FIRST LEAGUEに加盟する球団の選手（兵庫ブルーサンダーズ所属の田中耀飛外野手）を支配下登録選手として指名した（いずれも指名後に入団、田中は入団後に「耀飛」の名で登録）。2018年楽天が宮城球場の命名権を保持したまま、1月1日付で球場の呼称を「楽天生命パーク宮城」に変更した。1月4日には、チームの4代目監督でもあった星野仙一・球団代表取締役副会長が膵臓癌のため70歳で永眠した。球団では同月6日にその事実を公表し翌7日から3日間は楽天生命パーク宮城、オープン戦の期間中には主催試合の開催球場に献花台を設置した。また、星野副会長がかつて一軍監督やオーナー付シニアディレクターを務めた阪神球団との共同運営による「お別れ会」を東京と大阪で開催した。大阪での「お別れ会」開催直後の3月26日には、三木谷オーナーの意向に沿って、星野副会長が監督時代に付けていた背番号77を永久欠番として扱うことが球団から正式に発表された。外国人選手については、前年に在籍していた7選手からクルーズ以外の6選手が残留したことに加えて、右の強打者オコエ・ディクソンと新たに契約。また、DeNAから2013年7月に西武へ移籍していた渡辺直人が内野手として8年振り、2015年から3年間ソフトバンクの一軍投手コーチを務めていた佐藤義則が一軍投手コーチとして4年振りに復帰した。ソフトバンクからは、前年の細川に続いて捕手の山下斐紹を西田哲朗との交換トレードで獲得した。チームスローガンは、「日本一の東北へ」。また、球団創設以来初めてユニフォームのデザインをホーム・ビジター用とも一新した。ただし、レギュラーシーズン中には星野副会長の監督時代の背番号（77）をユニフォーム左胸部分の裏に付ける。その一方で、4月3日に楽天生命パークで開かれた日本ハムとのホーム開幕戦では、星野副会長の監督時代の背番号77を入れた2014年仕様のユニフォームを、監督、コーチ、選手、スタッフ（総勢115名）が着用した。ユニフォームの変遷は「ホーム用」、「ビジター用」を参照。レギュラーシーズンでは、オープン戦を打率トップで終えた内田靖人を開幕一軍のメンバーに初めて抜擢。3月30日にZOZOマリンスタジアムで催されたロッテとの開幕戦を延長12回の末に3 - 2というスコアで勝利したことによって、球団史上初めてシーズンのスタートを3年連続白星で切った。以降の試合では打線や救援陣がこぞって振るわず、球団史上12年振りに4月中に2桁の借金を喫したため、5月1日には一軍と二軍の間で一部のコーチを入れ替え。一軍の高須洋介打撃コーチと立石充男内野守備走塁コーチを二軍に配置転換する一方で、二軍から栗原健太打撃コーチと真喜志康永育成コーチが一軍に異動した。。しかし、開幕から10カード連続でカード勝ち越しに至らないまま、開幕から31試合目に当たる同月6日の対西武戦（楽天生命パーク）に大敗。この敗戦によって、自力によるリーグ優勝の可能性がいったん消滅した。NPB公式戦におけるシーズン31試合目での消滅は、この年のセ・リーグ球団を含めても最も速く、プレーオフ制度によるパ・リーグ優勝の可能性を残していた2005年のチーム（29試合）を除けば1955年の大映スターズ（27試合）に次ぐ速さである。5月9日には福島県内で一軍公式戦（郡山市開成山野球場の対ロッテ戦）の主催を予定していたが、グラウンド状態の不良によって前年（雨天）に続いての中止を余儀なくされた。5月29日からのセ・パ交流戦でもチームの調子は上向かず、クローザーの松井裕樹が開幕からの不調、本塁打数でチームトップのペゲーロが交流戦中の不振、中心打者のウィーラーが試合中のヘッドスライディングによる左手指の骨折で相次いで戦線を離脱した。交流戦の開幕投手を任された高卒5年目の古川侑利が一軍公式戦初勝利を含む2勝を挙げたものの、チームは6月16日の対阪神戦に敗れたことで、リーグ戦からの借金が20に到達した。同日の試合終了後に梨田監督が球団へ辞意を申し入れたところ、球団から了承されたため、辞任が決定した。