1 kwietnia 2015 Ajax oficjalnie poinformował, że wykupił Milika z Bayeru i podpisał z nim 4-letni kontrakt, który wszedł w życie 1 lipca. Polak otrzymał koszulkę z numerem 9. W sezonie 2015/2016 wystąpił w 42 spotkaniach Ajaksu strzelając w nich 24 bramki i notując 10 asyst oraz ponownie sięgnął z klubem po wicemistrzostwo kraju, przegrywając tytuł mistrzowski na rzecz PSV, w ostatniej kolejce sezonu, po wyjazdowym remisie 1:1 z De Graafschap. Sam, z dorobkiem 21 ligowych goli, zajął 3. miejsce w klasyfikacji strzelców Eredivisie. W barwach Ajaksu rozegrał łącznie 75 spotkań, w których strzelił 47 goli i zanotował 21 asyst.
SSC Napoli 1 sierpnia 2016 podpisał pięcioletni kontrakt z włoskim klubem SSC Napoli. Kwota transferu wyniosła ok. 32 mln euro, a Polak sprowadzany był jako następca Gonzalo Higuaina. Piłkarz z powodu młodzieńczego zafascynowania hokejem na lodzie, wybrał numer 99, z którym występował m.in. uważany za najlepszego hokeistę wszech czasów, Wayne Gretzky. 21 sierpnia 2016 wchodząc na boisko za Manolo Gabbiadiniego, w 57. minucie zremisowanego 2:2 meczu z Pescarą, zadebiutował w Serie A. Wraz z nim zadebiutował inny Polak, Piotr Zieliński. 27 sierpnia 2016 po raz pierwszy znalazł się w podstawowym składzie Napoli – na rozgrywany na Stadio San Paolo ligowy mecz z Milanem.