השלים את המשפט הבא: ב-2016, Bagnaia החל את העונה עם סיום על הפודיום בלוזייל וסיום על הפודיום נוסף בג'רז, סיים במקום השלישי בשני המקרים. במירוץ ביתו באיטליה, באגנייה הבטיח עוד מקום שלישי בהביס את ניקולו אנטונלי ב- 0.006 שניות. בעקבות תאונה בברצלונה, Bagnaia הבטיח את ניצחון גרנד פרי הראשון שלו בהיסטוריה
מסלול אסן במירוץ ה-59 שלו במוטו 3 וזה היה גם הניצחון הראשון של מהינדרה. עכשיו היו לו 4 פודיומים ב-8 המירוצים הראשונים של העונה ומצא את עצמו נלחם על התואר. לאחר שני מירוצים ממוצעים ותרסקות בברנו, באגנייה זכה לראשונה בעמדת הפול שלו בסילברסטון שהושפעה מהגשם וסיים במקום השני מאחורי בראד בינדר במירוץ מרגש. באגנייה זכה במירוץ השני שלו העונה בספאנג, וזכה במירוץ בנוחות עם פער גדול לאחר שבראד בינדר, ג'ואן מיר ולורנצו דלה פורטה נפלו באותה פינה בתחילת המירוץ, שהיה מלא בהתרסקויות מרובות. הוא סיים את העונה עם 145 נקודות למקום הרביעי באליפות המוטו 3 עם 2 ניצחונות ו-6 פודיומים. לבגניה הייתה הזדמנות לסיים במקום השני באליפות העולם מאחורי בראד בינדר, אך למרבה הצער הודח גם בפיליפ איילנד וגם בולנסיה על ידי גבריאל רודריגו. רודריגו דחף את פביו די ג'יאנטוניו באוסטרליה, אשר ירד ולקח את באגנייה איתו. בולנסיה רודריגו עשה תאונת גובה על הסיבוב הראשון מתקרב למעגל האחרון, שוב Bagnaia נפל באופן בלתי נמנע.