Afslut følgende sætning: I slutningen af sæsonen var Marchisio genstand for transfer rygter, da hans nuværende kontrakt skulle udløbe næste sommer. Den 6. juli 2015 underskrev han dog en femårig forlængelse, der holdt ham i hans hjemby klub indtil 2019-20 sæsonen. Marchisio blev udelukket i en måned efter at have lidt en skade på en adductor muskel i sit højre ben i sin første liga optræden af sæsonen den 12. september 2015, da Juventus drog 1 til 1 hjemme mod Chievo. Den 24. november blev Marchisio nomineret til 2015 UEFA Team of the Year. Den 15. marts 2016 blev det annonceret, at Marchisio ville gå glip af den anden runde af 16 kampe i Champions League mod Bayern München den 16. marts på grund af et muskelproblem i sin venstre kalv. Han vendte tilbage til aktion den 2. april, i en 1-0 hjemme sejr over Empoli. To uger senere, den 17. april, led Marchisio en forreste korsbåndsskade under Juventus' 4-0 hjemme sejr over Palermo efter et akavet fald med en udfordring på Franco Vázquez, som udelukkede ham for resten af sæsonen samt den kommende UEFA Euro 2016 turnering. Efter en vellykket operation på hans venstre knæ den 19. april blev det bekræftet, at han ville være sidelines i seks måneder. Efter at Juventus har slået sin rekord femte gang i træk
Serie A-titlen den 25. april dedikerede klubbens kaptajn og målmand Buffon sejren til Marchisio.