Den 15. august 2015 signerte Rivers en 4-årig kontraktforlengelse verdt $84 millioner. Rivers begynte sesongen med 403 pasningsyards, to touchdowns og to interceptions i en 33–28 seier over Detroit Lions. Den 20. september kastet Rivers sin 255. touchdownpasning og forbigikk Dan Fouts for lagrekorden. Under en kamp mot Green Bay Packers 18. oktober satte Rivers lagrekorder med 503 pasningsyards, 43 fullførte pasninger og 65 pasningsforsøk. Han satte en personlig sesongrekord i uke 12 mot Jacksonville Jaguars da han kastet fire touchdownpasninger; han hadde 300 pasningsyards i kampen. Chargers avsluttet sesongen 4–12 på sisteplass i AFC West, lagets dårligste resultat siden 2003. Det var første gang siden 1984 at Chargers ikke vant en eneste kamp mot divisjonsmotstandere. Til tross for en skuffende sesong satte Rivers både personlige rekorder og lagrekorder med 437 fullførte pasninger fra 661 forsøk, og 4 792 pasningsyards, som var nest flest i ligaen i 2015. Han var kun 11 yards fra å slå lagets sesongrekord. Rivers ble invitert til Pro Bowl 2016 som alternate men takket nei til invitasjon av personlige årsaker. Han ble rangert som #46 på NFL Top 100 Players of 2016.