Fatti: A. Con decisione del 20 febbraio 2013, l'Ufficio circondariale di tassazione competente ha notificato ai coniugi A.A._ e B.A._ la tassazione IC/IFD 2011. In questo contesto, ha aggiunto un dividendo di fr. 546'700.-- relativo a 40 azioni della C._ SA in liquidazione, concedendo il rimborso di fr. 191'345.-- dell'imposta preventiva. Con lettera del 9 dicembre 2014, l'Amministrazione federale delle contribuzioni ha informato il fisco ticinese che da una sua verifica era emerso che il dividendo di fr. 546'700.-- sulle 40 azioni della C._ SA non era stato dichiarato spontaneamente ai sensi dell'art. 23 della legge federale del 13 ottobre 1965 sull'imposta preventiva (LIP; RS 642.21), bensì aggiunto dall'autorità di tassazione. Di conseguenza, essa considerava che l'imposta preventiva di fr. 191'345.-- (pari al 35 % di fr. 546'700.--) era stata rimborsata a torto e che doveva essere stornata, conformemente agli art. 57 cpv. 3 e 58 cpv.1 LIP. B. Il 9 marzo 2015, l'Ufficio di tassazione ha inviato ai coniugi A._ una decisione di rettifica del rimborso dell'imposta preventiva, stabilendo il diritto al rimborso in soli fr. 741.80. Nelle motivazioni, il fisco ticinese si è richiamato all'intervento dell'Amministrazione federale delle contribuzioni, rilevando che l'importo di fr. 191'345.-- era stato rimborsato a torto e andava stornato. Su ricorso, detta decisione è stata confermata anche dalla Camera di diritto tributario del Cantone Ticino, che si è espressa in merito con sentenza del 10 maggio 2016. C. Il 10 giugno 2016, A.A._ e B.A._ hanno impugnato il giudizio della Camera di diritto tributario con "ricorso di diritto pubblico" al Tribunale federale. Domandando di essere uditi, i contribuenti postulano: che la sentenza della Camera di diritto tributario del 10 maggio 2016 e la decisione dell'Ufficio di tassazione del 9 marzo 2015 vengano annullate; che la decisione dell'Ufficio di tassazione del 20 febbraio 2013 sia confermata; eventualiter, che la causa venga rimandata all'istanza inferiore per ulteriori accertamenti. La Corte cantonale ha rinunciato a presentare osservazioni al ricorso, limitandosi a domandarne la reiezione. Stessa richiesta è giunta dall'Amministrazione federale delle contribuzioni. Il fisco ticinese non si è espresso.