Saya mau tau 2016–2017: Thank You dari Meghan Trainor

Trainor mengungkapkan kepada E! Online pada tanggal 7 Januari 2016, bahwa dia hampir selesai mengerjakan album studio keduanya di bawah naungan label berjudul Thank You. Dia memberitahu MTV News bahwa album ini terinsiprasi oleh Elvis Presley, Aretha Franklin, dan Bruno Mars, dan fitur dengan sebuah kolaborasi antara dirinya dengan R. City. Single pertama album, "No", diproduksi oleh Ricky Reed, dan dirilis pada tanggal 4 Maret 2016. Lagu ini berada di nomor 3 di Billboard Hot 100 AS, dan disertifikasi dua kali platinum di negara ini. Tak lama setelah itu, Trainor merilis empat single promosi, "Watch Me Do", "I Love Me", "Better" (fitur bersama rapper berkebangsaan Amerika Serikat bernama Yo Gotti), dan "Mom" yang fitur dengan ibunya. Single kedua dari album, "Me Too", dirilis pada tanggal 5 Mei. Video musiknya dirilis empat hari kemudian dan secara cepat dihapus karena adanya manipulasi digital yang tidak disetujui atas tubuh Trainor. Video ini diperbaiki ke versi yang tidak diedit dan kembali dirilis keesokan harinya. Lagu ini berada di nomor 13 di Billboard Hot 100 dan disertifikasi tiga kali triple platinum di AS, dengan penjualan dari tiga juta eksemplar.

Thank You dirilis secara eksklusif di Apple Music pada tanggal 6 Mei 2016, dan dirilis secara global pada tanggal 13 Mei 2016. Pada bulan Juli, Trainor mengadakan The Untouchable Tour, untuk mempromosikan albumnya, bersama Hailee Steinfeld dan Common Kings sebagai artis pembuka. "Better" dirilis sebagai single ketiga album pada bulan Agustus 2016, dan video musiknya fitur dengan cameo dari Beau Bridges. Thank You disertifikasi platinum di AS atas penjualan lebih dari satu juta unit. Trainor menjadi fitur di beberapa lagu artis lain pada tahun 2016, termasuk "Forgive Me Father" dari album milik DJ Khaled berjudul Major Key, "Someday" dari album milik Michael Bublé berjudul Nobody but Me, dan "Baby, It's Cold Outside" dari album milik Brett Eldredge berjudul Glow. Dia ikut menulis beberapa lagu di periode ini termasuk lagu milik Jennifer Lopez berjudul "Ain't Your Mama" dan "You Gotta Not" dari album milik grup penyanyi perempuan asal Inggris Little Mix berjudul Glory Days.

Pada tanggal 24 Februari 2017, Trainor merilis single berjudul "I'm a Lady" untuk film Smurfs: The Lost Village. Dia juga mengisi suara karakter bernama Smurfmelody dalam film ini.