We wrześniowych zawodach WTA Premier w stolicy Japonii razem z Suárez Navarro pokonały Chan Hao-ching i Chan Yung-jan 7:5, 6:1 w meczu finałowym.
Podczas zawodów w Wuhanie Hiszpanka dotarła do finału, przegrywając w nim z Venus Williams. Wkrótce potem triumfowała w Pekinie, w spotkaniu mistrzowskim wygrywając z Timea Bacsinszky 7:5, 6:4. Dzięki zwycięstwu awansowała na 4. miejsce w rankingu WTA Tour, najwyższe w dotychczasowej karierze, a także zakwalifikowała się do kończącego sezon turnieju w Singapurze.
W fazie grupowej WTA Finals Hiszpanka pokonała kolejno Lucie Šafářovą 6:3, 7:6(4), Angelique Kerber 6:4, 6:4 i Petrę Kvitovą 6:4, 4:6, 7:5, dzięki czemu zajęła pierwsze miejsce w grupie i awansowała do półfinału turnieju. Przegrała w nim z Agnieszką Radwańską 7:6(5), 3:6, 5:7. W rozgrywkach deblowych razem z Suárez Navarro przegrały w finale 0:6, 3:6 z Martiną Hingis i Sanią Mirzą.
Sezon zakończyła na trzecim miejscu w rankingu singlowym WTA Tour.
Sezon 2016 Muguruza rozpoczęła sezon w Brisbane, ale zakończyła zawody po 2. rundzie z powodu kontuzji stopy. Po tygodniu przerwy w startach Hiszpanka uczestniczyła w Australian Open, dochodząc do 3. rundy.