ב-2016 גם פנאטי וגם מיגנו אושרו, ואופנוע שלישי ניתן לניקולו בולגה, אך פנאטי פוטר לאחר עשרה מירוצים והוחלף על ידי לורנצו דלה פורטה. פנאטי החל את עונת 2016 עם נקודת העמדת הראשון בקטאר, אך הוא הצליח רק במקום הרביעי במירוץ. הוא סיים במקום ה-20 בארגנטינה, לפני הניצחון הראשון שלו בעונה בארצות הברית. הוא היה השביעי בג'רז, לפני סיום במקום השני בלו מאן, והפסיד לבראד בינדר ב- 0.099 שניות. פנאטי התאימה על pole ב Mugello, אבל לא הצליח לסיים את המירוץ. הוא היה רביעי בקאטלוניה ובהולנד.
, לפני 18 פוזיציה חסרת טעם בגרמניה. פנאטי הושלך על ידי Sky Racing VR46 באוסטריה כפעולה משמעת על כך שלא הסכים עם אוצ'יו סאלוצ'י. ב-16 באוגוסט, צוות VR46 סיים את החוזה שלו עם רומנו לעונות 2016 ו-2017.