W sezonie 2016 Gasly po raz trzeci przystąpił do zmagań w serii GP2, ale po raz kolejny zmienił zespół. Podpisał kontrakt z debiutującym w serii zespołem Prema Racing, zaś jego partnerem sportowym został Antonio Giovinazzi. Przedtem jednak po raz kolejny musiał szukać sponsorów udając się nawet do Ugandy, gdzie wraz z ojcem mieli spotkać się z potencjalnym sponsorem, który nie pojawił się na spotkaniu. Gasly miał dobre tempo na testach przedsezonowych, zaś sezon rozpoczął od pole position oraz trzecim i drugim miejscem na torze Circuit de Catalunya. Po trzech kolejnych, mniej udanych weekendach wyścigowych, sięgnął po pierwsze zwycięstwo, podczas sobotniego wyścigu na Silverstone. Gasly wygrywał jeszcze trzykrotnie, na Hungaroringu, Spa i Yas Marina, za każdym razem podczas sobotnich wyścigów. Odnotował także dobry start w sobotnim wyścigu na torze Hockenheimring, ale został wykluczony ze względu na pustą gaśnicę w samochodzie (zawartość wyciekła w trakcie wyścigu). W całym sezonie startował z pole position pięciokrotnie, ale popełniał również sporo błędów, np. zanotował nieudany start z pole position i już na pierwszym okrążeniu spadł na dziesiąte miejsce w wyścigu na malezyjskim torze Sepang.