Viết tiếp cho đoạn này - Mariano đã được huấn luyện viên Zinedine Zidane thăng hạng vào đội hình chính vào ngày 20 tháng 8 năm 2016, sau khi bị chấn thương lưng của tiền đạo Karim Benzema. Một tuần sau, Mariano ra mắt đội tuyển cao cấp trong chiến thắng 2 - 1 trước Celta de Vigo, thay thế Álvaro Morata ở phút thứ 77. Vào ngày 26 tháng 10, một lần nữa từ băng ghế dự bị, anh đã ghi bàn thắng đầu tiên cho "Merengues" để kết thúc chiến thắng 7-1 trước Cultural y Deportiva Leonesa trong Copa del Rey. Trong trận lượt đi, anh đã thêm một cú hat-trick cho chiến thắng tổng cộng 13<unk>2, bao gồm một bàn thắng ở giây thứ 23 là bàn thắng nhanh nhất của đội anh trong cuộc thi. Mariano ghi bàn thắng đầu tiên của mình vào ngày 10 tháng 12, đồng bằng trong chiến thắng 3-2 trên sân nhà trước Deportivo de La Coruña. Cuối tháng đó, anh là một phần của đội hình giành chức vô địch FIFA Club World Cup 2016
ở Nhật Bản, nhưng không xuất hiện trong bất kỳ trận đấu nào của Real Madrid. Mariano đã có tám lần ra sân khi Madrid giành La Liga năm 2016/17. Anh là hậu vệ khi Madrid giành chức vô địch UEFA Champions League 2016/17.