Sousa vendte tilbage til Davis Cup i september for at hjælpe Portugal med at besejre Hviderusland og få forfremmelse til Europa/Afrika Zone's Gruppe I i 2016. På trods af at have tabt sin første singlergummi, vandt han dobbeltgummi med Elias og den afgørende singlergummi mod Uladzimir Ignatik. På St. Petersburg Open nåede Sousa sin tredje finale i sæsonen. Efter sejre over Marcel Granollers, Simone Bolelli og Dominic Thiem, blev Sousa runner-up til Milos Raonic i tre sæt. I oktober gik Sousa ind på en 1<unk>4 run med tidlige runde tab på Malaysian Open, Japan Open, Shanghai Masters
og Kreml Cup. På Valencia Open, Sousa capped sæsonen med sin anden karriere ATP titel og den første af sæsonen i fire sidste forsøg. Efter at have slået fire højere rangerede spillere, herunder Benoît Paire, besejrede Sousa den 7. sæddede Roberto Bautista Agut i finalen i tre sæt. Han nåede en ny karriere-høj ranking i den følgende uge på verdens nr. 34. Sousa sluttede sæsonen på karriere-høj verdens nr. 33 med 38 singler sejre. I november modtog han for anden gang prisen for Årets Tennispersonlighed fra det portugisiske tennisforbund og Confederação do Desporto de Portugal.