Tidlig i 2016 vant Muzytsjuk kvinnenes førstepremie under Gibraltar Chess Festival med en poengsum på 7/10, tilsvarende en rating på 2677. I løpet av turneringen beseiret hun to stormestere rangert over 2600, Salem Saleh og Laurent Fressinet, hvorav sistnevnte hadde rating på 2700 og er den eneste spilleren hun har beseiret i et klassifisert klassisk spill med en rating på minst 2700. Mot slutten av 2016 vant Muzytsjuk både verdensmesterskapet i hurtigsjakk for kvinner og verdensmesterskapet i lynsjakk for kvinner i Doha, og forsvarte dermed også sistnevnte av disse to titlene fra 2014. Hun ble den tredje spilleren som vant begge arrangementene i samme år etter Susan Polgar i 1992 og Magnus Carlsen i 2014. Hun vant hurtigsjakk-turneringen med et helt poeng over Aleksandra Kosteniuk og lynsjakk-turneringen med et halvt poeng foran Valentina Gunina og Kateryna Lagno.