Viết tiếp cho đoạn này - Vào cuối mùa giải, Marchisio là chủ đề của tin đồn chuyển nhượng vì hợp đồng hiện tại của anh ấy sẽ hết hạn vào mùa hè tới. Tuy nhiên, vào ngày 6 tháng 7 năm 2015, anh đã ký hợp đồng gia hạn năm năm, giữ anh ở câu lạc bộ quê hương của mình cho đến mùa giải 2019-2020. Marchisio đã bị loại trong một tháng sau khi bị chấn thương cơ adductor ở chân phải trong lần xuất hiện đầu tiên của mùa giải vào ngày 12 tháng 9 năm 2015, khi Juventus hòa 1 - 1 trên sân nhà với Chievo. Vào ngày 24 tháng 11, Marchisio đã được đề cử cho Đội bóng UEFA của năm 2015. Vào ngày 15 tháng 3 năm 2016, Marchisio đã tuyên bố sẽ bỏ lỡ vòng hai vòng 16 của Champions League với Bayern Munich vào ngày 16 tháng 3 do vấn đề cơ bắp ở chân trái. Anh trở lại hoạt động vào ngày 2 tháng 4, trong chiến thắng 1 - 0 trên sân nhà trước Empoli. Hai tuần sau đó vào ngày 17 tháng 4, Marchisio bị chấn thương dây chằng chéo trước trong chiến thắng 4-0 của Juventus trước Palermo sau một cú ngã khó xử với một thách thức đối với Franco Vázquez, khiến anh bị loại trong phần còn lại của mùa giải cũng như giải đấu UEFA Euro 2016 sắp tới. Sau một ca phẫu thuật thành công ở đầu gối trái của anh vào ngày 19 tháng 4, đã được xác nhận anh sẽ phải ngồi ngoài trong sáu tháng. Sau khi Juventus giành kỷ lục thứ năm liên tiếp ở Serie A
danh hiệu vào ngày 25 tháng 4, đội trưởng và thủ môn của câu lạc bộ Buffon đã dành chiến thắng cho Marchisio.