Sousa naasis Davis Cupile septembris, et aidata Portugalil lüüa Valgevenest ja saada edutamine Euroopa/Aafrika tsooni I rühma 2016. aastal. Vaatamata oma esimesele üksikmängu kaotamisele võitis ta koos Eliasega kaksikmängu ja otsustava üksikmängu Uladzimir Ignatici vastu. Petersburg Openis saavutas Sousa oma kolmanda finaali hooaja jooksul. Pärast võitu Marcel Granollers, Simone Bolelli ja Dominic Thiem'i vastu sai Sousa kolmes setis Milos Raonic'i järel teiseks. Oktoobris, Sousa sisenes 1<unk>4 jooksus, kaotades varajases voorus Malaisia avatuses, Jaapani avatuses, Shanghai Masters
ja Kremli karika. Valencia Openis lõpetas Sousa hooaja oma teise karjääri ATP tiitliga ja hooaja esimesena neljas viimases katses. Pärast nelja kõrgemat mängijat, sealhulgas Benoît Paire'i, alistamist võitis Sousa finaalis seitsmenda seedi Roberto Bautista Agut'i kolmes setis. Järgmisel nädalal saavutas ta uue karjääri kõrgeima positsiooni, olles maailmas 34. kohal. Sousa lõpetas hooaja karjääri kõrgemal maailmas 33. kohal 38 singlisõiduga. Novembris pälvis ta teist korda Portugali Tennisföderatsiooni ja Confederação do Desporto de Portugal'i poolt aasta tennise isiksuse auhinna.