Denboraldia amaitzean, Marchisiok transferentziaren zurrumurruak zabaldu zituen bere kontratua datorren udan amaituko zelako. 2015eko uztailaren 6an, berriz, bost urteko kontratua sinatu zuen, 2019-20 denboraldira arte bere jaioterriko klubean mantenduz. 2015eko irailaren 12an, Marchisio ez zegoen saioan hilabetez, eskuineko hankaren adduktor muskuluan lesio bat izan ondoren. Azaroaren 24an, Marchisio 2015eko UEFAko Urteko Taldean izendatu zuten. 2016ko martxoaren 15ean jakinarazi zen Marchisiok ez zuela parte hartuko martxoaren 16an Bayern Munichen aurka jokatuko zuen Txapeldunen Ligako final hamarrenetako bigarren jardunaldian, ezkerreko txahalrean izan zuen arazo muskular bat zela eta. Apirilaren 2an itzuli zen ekintzara, Empoliren aurkako 1-0ko garaipenean. Bi aste geroago, apirilaren 17an, Marchisiok aurreko ligamendu gurutzatuaren lesio bat izan zuen Juventusek Palermo 4-0ko etxean irabazi zuen garaipenaren ondoren, Franco Vázquezen aurkako erronka batekin eroriko zen, eta horrek kanporatu zuen denboraldiaren gainerako partean eta UEFA Euro 2016 txapelketan ere. Apirilaren 19an ezkerreko belauneko ebakuntza arrakastatsu baten ondoren, sei hilabetez kanpoan egongo zela baieztatu zen. Juventusek 5. aldiz segidan Serie A irabazi ondoren.
Apirilaren 25ean, Buffon klubeko kapitainak eta atezainak garaipena Marchisiori eskaini zion.