Sezon 2015 W maju Thiem wygrał zawody ATP World Tour w Nicei. Wyeliminował m.in. w ćwierćfinale Ernestsa Gulbisa, w półfinale Johna Isnera, a w finale wynikiem 6:7(8), 7:5, 7:6(2) Leonarda Mayera. W lipcu tegoż roku wygrał turniej w Umagu, w finale pokonując João Sousę 6:4, 6:1. Tydzień później, dokładnie rok po osiągnięciu pierwszego finału kategorii ATP World Tour 250 ponownie zmierzył się z Davidem Goffinem w meczu mistrzowskim – tym razem w Gstaad Thiem pokonał Belga 7:5, 6:2.
Sezon 2016 W kolejnym sezonie Austriak wygrał w sumie 4 singlowe turnieje i 2 razy był finalistą. W grze podwójnej został finalistą w Kitzbühel. Swój najlepszy rezultat w sezonie ustanowił podczas French Open, dochodząc do półfinału w którym uległ Novakowi Đokoviciowi. Dzięki m.in. temu wynikowi zakwalifikował się do turnieju ATP World Tour Finals, kończąc swój udział po meczach grupowych.