Etter å ha spilt på mer enn 50 % av Bills' snaps i 2015-sesongen ble det tredje året av hans originale kontrakt med Bills annullert, og Taylor gikk dermed inn i Bills' treningsleir som startende quarterback i det siste året av kontrakt. Den 12. august signerte han en 6-årig kontraktforlengelse verdt $92 millioner, men med en mulighet for å avslutte kontrakten etter ett år. Mot Miami Dolphins på julaften satte han en personlig rekord med 329 pasningsyards samt tre touchdowns, men Bills tapte 34–31 på overtid. Taylor fullførte 269 av 436 pasningsforsøk for 3 023 yards og 18 touchdowns med seks interceptions i 2016-sesongen. Han hadde også 580 yards og seks touchdowns på løp. Han var inaktiv i sesongavslutningen på grunn av en klausul i kontrakten som ville garantert ham lønningen i 2017 dersom han pådro seg en seriøs skade, og han hadde allerede en lyskeskade som kanskje trengte å opereres før kampen. Den 5. januar 2017 ble Taylor operert for å reparere skader på kjernemuskulaturen. Taylor ble utpekt til alternate for Pro Bowl 2017, men avslo invitasjonen på grunn av skade.