Johnson memulai musim 2016 dengan baik dengan enam top-10 finish di sepuluh acara pertamanya. Setelah dua kali finis di luar 10 besar, ia hampir memenangkan Turnamen Memorial, menyelesaikan satu tembakan di belakang pemenang akhirnya William McGirt. Dia mencatat 10 besar lainnya di FedEx St. Jude Classic seminggu kemudian. Johnson memenangkan U.S. Open 2016
untuk mengklaim gelar utama pertamanya pada tanggal 19 Juni 2016 dalam penampilan utama ke-29. Kemenangan itu diselimuti kontroversi namun karena Johnson diberi satu pukulan penalti setelah ronde terakhirnya selesai karena insiden di green kelima. Saat dia bersiap untuk menangani bola untuk par putt, bolanya bergerak sedikit. Johnson melangkah menjauh mengatakan bahwa ia tidak membahas bola. Setelah ia berbicara dengan pejabat peraturan di tempat ia diberitahu untuk melanjutkan dengan tembakan yang ia berhasil menempatkan. Dia akhirnya menang dengan tiga pukulan di depan Shane Lowry, Scott Piercy dan Jim Furyk. Insiden bola bergerak memicu kemarahan di antara banyak pemain golf top dunia dengan pemain seperti Jordan Spieth, Rory McIlroy, Rickie Fowler dan Webb Simpson mengambil ke media sosial untuk mengkritik USGA atas keputusannya. Johnson naik tiga posisi di OWGR menjadi nomor tiga setelah kemenangan ini.