I juli 2016 ble Sundby av Den internasjonale voldgiftsretten for sport dømt for overtredelse av dopingreglene, gjennom en feiladministrasjon av et i utgangspunktet lovlig astmapreparat. Dette førte til at han ble diskvalifisert og mistet seieren i Tour de Ski 2015 og sammenlagtseieren i verdenscupen sesongen 2014/15. Saken var blitt holdt skjult fra offentligheten frem til dette. Sundby ble dømt til to måneders utestengelse (den mildeste straff for dopingforseelser) med effekt fra juli 2016.