Na początku 2016 Donnarumma wygrał konkurencję o miejsce w bramce z Lópezem, a potem zaproponowano mu trzyletni kontrakt. W marcu doznał urazu głowy podczas zderzenia z Fabrizio Cacciatore. Donnarumma wystąpił w przegranym meczu z Juventusem 1-0 w finale Pucharu Włoch.
Paris Saint-Germain 14 lipca 2021 Paris Saint-Germain ogłosiło podpisanie kontraktu z zawodnikiem do 30 czerwca 2026.
Kariera reprezentacyjna Donnarumma na początku był bramkarzem w reprezentacji Włoch U-17 na Mistrzostwach Europy UEFA do lat 17 w 2015. W następnym roku 24 marca zadebiutował w kategorii wiekowej U-21 przeciwko Irlandii, stając się najmłodszym graczem, który grał dla zespołu w wieku 17 lat i 28 dni, bijąc dotychczasowy rekord, należący do Federico Bonazzoliego. W czerwcu 2017 został powołany do reprezentacji Włoch do lat 21 na młodzieżowe Mistrzostwa Europy w Polsce, które odbyły się w czerwcu.