Chiuso il biennio Benítez, nell'estate del 2015 (2015-16) la società partenopea affidò la panchina a Maurizio Sarri e la dirigenza a Cristiano Giuntoli, il quale improntò la squadra su un gioco offensivo, veloce e palla a terra. Il 30 novembre, grazie alla vittoria per 2-1 sull'Inter, il nuovo tecnico riportò il Napoli al primo posto solitario in massima serie, a oltre un quarto di secolo dall'ultima volta; inoltre nel gennaio 2016 gli azzurri fecero proprio, dopo ventisei anni, il simbolico titolo di campione d'inverno, traguardo che non veniva raggiunto dagli azzurri dalla stagione 1989-90, quella del secondo scudetto napoletano. Tuttavia, in seguito alla sconfitta nello scontro diretto della venticinquesima giornata contro la Juventus, il Napoli perse il comando della classifica a vantaggio dei bianconeri, i quali vinsero poi il campionato con nove punti di distacco sui campani, a quali non bastarono i 36 gol del capocannoniere Higuain, capace dopo 66 anni di battere il precedente primato di reti in una singola stagione del campionato italiano, stabilito da Gunnar Nordahl. Il Napoli chiuse al secondo posto con 82 punti, superando per la prima volta gli 80 punti in classifica.

Nonostante la perdita del succitato Higuaín, ceduto nell'estate seguente per una cifra-record proprio alla Juventus, il Napoli, sospinto dalle prestazioni dei giovani acquisti di Zielinski, Rog e Diawara e dai gol di Mertens, ormai consacratosi quale efficacissimo terminale offensivo con la capacita di sopperire alla lunga assenza dell'infortunato Milik, si mantenne ai vertici del calcio italiano, terminando il campionato 2016-17 al terzo posto con 86 punti, dietro ai bianconeri e alla Roma. Buono fu anche il percorso nelle coppe: l'eliminazione dalla Coppa Italia giunse solo in semifinale contro la Juventus, mentre in UEFA Champions League, dopo aver chiuso al primo posto il girone, i partenopei uscirono agli ottavi di finale contro il Real Madrid.

Per la stagione 2017-18 la squadra puntò decisamente sul campionato, affidandosi ancora una volta al consolidato gruppo di reduci delle stagioni passate. Grazie a un filotto iniziale di otto vittorie consecutive, il Napoli balzò in vetta solitaria alla settima giornata, mantenendo il primato in classifica fino alla quattordicesima, allorquando la sconfitta interna contro la Juventus (0-1, rete dell'ex Higuain) costò il sorpasso dell'Inter. Approfittando però di un susseguente calo dei nerazzurri, gli uomini di Sarri si laurearono campioni d'inverno con 48 punti. Gli azzurri vinsero anche le prime sette partite del girone di ritorno, ma la sconfitta interna contro la Roma (2-4) e il pareggio esterno con l'Inter costarono, alla ventottesima giornata, il sorpasso juventino. Il Napoli, nondimeno, andando a vincere lo scontro diretto di Torino (0-1, rete di Koulibaly al 90') in aprile, accorciò il divario a -1 a quattro giornate dal termine, riaprendo le sorti del campionato. Tuttavia due successivi e impronosticabili passi a vuoto (sconfitta esterna con la Fiorentina e pari casalingo con il Torino) lasciarono via libera alla Juventus verso il titolo; al Napoli non bastò un bottino di ben 91 punti ottenuti, record per la squadra seconda classificata, ma insufficienti dinanzi ai 95 dei bianconeri scudettati.