2015 Na przełomie czerwca i lipca wystąpiła w wielkoszlemowym Wimbledonie. W meczu pierwszej rundy pokonała Carlę Suárez Navarro 6:2, 6:0. Przegrała z Francuzką Mladenovic. Odpadła na tym samym etapie w ostatnim wielkoszlemowym turnieju sezonu US Open, ulegając Sarze Errani w trzech setach. Dotarła również do finału rozgrywek w Québecu, w finale przegrywając z Anniką Beck 2:6, 2:6. Awans do finału sprawił, że Ostapenko zadebiutowała w czołowej setce rankingu. Ostatecznie zakończyła sezon plasując się na 79 miejscu. W tym sezonie w rozgrywkach rangi ITF zwyciężyła w jednym singlowym i w dwóch deblowych turniejach.
2016 W lutym po raz pierwszy w karierze awansowała do finału turnieju rangi WTA Premier 5 w Dosze. W finale lepsza od Łotyszki okazała się Carla Suárez Navarro, triumfując 1:6, 6:4, 6:4. Tak dobry wynik sprawił, że Ostapenko zadebiutowała w czołowej 50 rankingu WTA. Kolejne sukcesy odniosła w katowickim Spodku, gdzie doszła do półfinału turnieju rangi WTA International – Katowice Open. Przegrała z Włoszką Camilą Giorgi 4:6, 3:6.
W maju wystąpiła w Madrycie podczas Mutua Madrid Open. Zaliczyła udany występ, docierając do trzeciej rundy, gdzie z turnieju wyeliminowała ją późniejsza triumfatorka French Open – Garbine Muguruza.