Faits : A. A.a. A._, sans formation professionnelle, s'est blessé à la jambe gauche le 4 octobre 2004. Le cas a été pris en charge par son assurance-accidents, la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (ci-après: la CNA). A._ a présenté une demande de prestations de l'assurance-invalidité le 14 décembre 2005. Plusieurs médecins ont eu l'occasion de se prononcer sur l'état de santé et sur la capacité de travail de l'assuré. En particulier, dans un rapport rédigé le 7 août 2008, la doctoresse B._, médecin du Service médical régional (SMR), a diagnostiqué - avec effet sur la capacité de travail - des coxalgies gauches dans le cadre d'une ostéonécrose aseptique (stade III) de la tête fémorale et du tiers proximal du fémur connue depuis avril 2007 et des gonalgies chroniques gauches dans le cadre d'une gonarthrose débutante du compartiment interne et status post contusion en 2004. Elle a conclu à une capacité de travail "autour de 70 % à 80 %" dans une activité adaptée. Par décision du 6 octobre 2011, l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI) a alloué à A._ une rente entière d'invalidité (du 1 er octobre 2005 au 30 juin 2006). Cette décision est entrée en force (cf. jugement du Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, du 12 décembre 2011). A.b. L'assuré a déposé une nouvelle demande de prestations le 25 mars 2013. Dans le cadre de l'instruction de la demande, l'office AI a recueilli l'avis des médecins traitants. En particulier, le docteur C._, médecin praticien, a diagnostiqué - avec effet sur la capacité de travail - un trouble dépressif récurrent (F33.2), une bronchopneumopathie chronique obstructive (ou BPCO de stade II), une dyspnée, un carcinome urothélial de la vessie, une hypertriglycéridémie, une hypercholestérolémie, une lombalgie sévère, une gonarthrose bilatérale et un status post opération hernie inguinale bilatérale (avis du 16 juillet 2015). Selon le médecin, aucune activité professionnelle n'était envisageable. L'office AI a, en se fondant sur l'avis de son SMR (du 18 août 2015), rejeté la nouvelle demande de prestations (décision du 8 septembre 2015). B. Statuant le 25 août 2016, le Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, a rejeté le recours formé par l'assuré et confirmé la décision rendue le 8 septembre 2015. C. A._ forme un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut en substance à l'octroi d'une rente entière d'invalidité (degré d'invalidité de 100 %).