Faits : A. Après s'être vu refuser à trois reprises des prestations de l'assurance-invalidité en 2001, 2002 et 2003, A._, née en 1973, a sollicité des mesures de réadaptation professionnelle de l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel (ci-après: l'office AI) le 14 décembre 2011. Au bénéfice d'une formation d'employée de commerce, elle a indiqué vouloir reprendre une activité lucrative dans le secteur commercial à 50 %, le temps partiel étant motivé par les soins prodigués à ses deux enfants (nés en 1999 et 2001) et la fatigue liée à l'atteinte à la santé dont elle souffrait depuis 1997 (sclérose en plaques de forme poussées-rémissions). D'avril à décembre 2012, elle a bénéficié de mesures de réadaptation professionnelle qui n'ont pas abouti à un engagement. Au cours de l'enquête économique sur le ménage mise en oeuvre par l'administration (rapport du 3 mars 2014), l'assurée a mentionné qu'à l'époque où son partenaire avait encore un emploi, elle aurait travaillé à 60 % sans atteinte à la santé; depuis octobre 2012, toujours dans l'hypothèse où sa capacité de travail n'aurait pas été entravée, elle aurait recherché un emploi à un taux de 90 à 100 % "de manière à assurer la partie financière de la famille". Elle a précisé que son partenaire allait arriver à la fin du droit au chômage au mois d'avril 2014. Par décision du 24 septembre 2014, l'office AI a derechef nié le droit de l'assurée à une rente de l'assurance-invalidité, au motif que le taux d'invalidité (de 34 %) était insuffisant pour fonder cette prétention. Il a déterminé ce taux en tenant compte du fait que l'assurée aurait consacré 80 % de son temps à l'exercice d'une activité lucrative et qu'elle disposait d'une capacité résiduelle de travail de 50 %. B. A._ a déféré cette décision au Tribunal cantonal de la République et canton de Neuchâtel, Cour de droit public. A l'appui de ses conclusions tendant à la reconnaissance de son droit à une rente d'invalidité, elle a produit une attestation du service social de la Commune de V._ (du 24 octobre 2014), puis deux documents, l'un du Service neuchâtelois de l'emploi (du 6 octobre 2014) et l'autre de la Caisse cantonale neuchâteloise de l'assurance-chômage (du 29 avril 2014) concernant son partenaire, B._. Statuant le 25 septembre 2015, la Cour de droit public a partiellement admis le recours et réformé la décision du 24 septembre 2014, en ce sens que l'assurée avait droit à une demi-rente d'invalidité depuis le 1er mai 2014. En bref, la juridiction cantonale a retenu que si l'assurée avait été en bonne santé, elle aurait travaillé à plein temps à partir du 1er mai 2014, au vu de la situation financière de sa famille. En application de la méthode ordinaire d'évaluation de l'invalidité et compte tenu d'une capacité de travail de 50 % dans son ancienne activité, A._ présentait dès lors un taux d'invalidité de 50 %. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, l'office AI demande au Tribunal fédéral d'annuler le jugement cantonal et de confirmer sa décision du 24 septembre 2014.