Viết tiếp cho đoạn này - Vào ngày 9 tháng 8 năm 2016, Carvajal bắt đầu trong trận đấu UEFA Super Cup với Sevilla tại Trondheim, và ghi bàn cuối cùng 3<unk>2
ở phút thứ 119 sau một nỗ lực cá nhân. Trong mùa giải, bất chấp một số bệnh tật thể chất, anh vẫn đóng góp với 23 trận để giúp đội được trao vương miện vô địch. Vào ngày 3 tháng 12 năm 2016, sau khi Sergio Ramos đã cân bằng ở phút cuối cùng với FC Barcelona tại Nou Camp, anh đã ăn mừng bàn thắng bằng cách đưa ngón tay giữa cho người hâm mộ đối thủ, nhưng sau đó đã xin lỗi; sau gần một tháng ở bên lề, anh đã trở lại hành động kịp thời để bắt đầu ở trận chung kết Champions League vào ngày 3 tháng 6, mà họ đã giành chiến thắng lần thứ ba trong bốn năm.