I primi grandi risultati del 2016 arrivano al [[Rotterdam Open]], perde la semifinale in singolare e vince il doppio in coppia con [[Vasek Pospisil]]. Riprende a giocare con Herbert e ha inizio un grande periodo in cui trionfano all'[[Indian Wells Open]] – nel suo primo successo in un Masters 1000 – e si ripetono nei Masters del [[Miami Open]] e di [[Monte Carlo Masters|Monte Carlo]]. Riprendono a vincere in estate con i successi ai [[Queen's Club Championships]] e soprattutto al [[Torneo di Wimbledon]], dove hanno la meglio in finale su [[Julien Benneteau]] / [[Édouard Roger-Vasselin]] per 6-4, 7-6, 6-3. A giugno sale per la prima volta al primo posto mondiale. Escono in semifinale agli US Open e perdono le finali ad [[European Open|Anversa]] e al [[Paris Masters]]. Per il secondo anno di fila escono nel round robin alle [[ATP Finals]]. In singolare si mette in luce con un nuovo successo al [[Rosmalen Open]] e il quarto turno a Wimbledon.
Dal 2017 in poi manifesta un vistoso calo di rendimento in singolare e comincia a dedicarsi di meno alla specialità, raccogliendo comunque ancora buoni risultati come la vittoria contro Wawrinka al torneo del Queen's 2019. Continua a cogliere i più grandi successi soprattutto nel doppio e nel 2017, dopo il successo all'[[Open 13]] di [[Marsiglia]] con Benneteau, si aggiudica con Herbert i Masters 1000 di [[Internazionali d'Italia|Roma]], [[Canadian Open|Montréal]], e [[Cincinnati Open|Cincinnati]]. Nel 2018 trionfano al [[Rotterdam Open]], all'[[Open di Francia]], e con Roger-Vasselin vince a Metz e ad [[European Open|Anversa]]. Di nuovo con Herbert si impone agli [[Australian Open 2019]], completando così il Career Grand Slam. Quello stesso anno vince assieme a Herbert anche il suo settimo e ultimo Masters 1000 a [[Paris Masters 2019|Parigi]] e, per la prima volta, le [[ATP Finals]], con la vittoria in finale su [[Raven Klaasen]] /e [[Michael Venus]], oltre a raggiungere la finale di [[Torneo di Wimbledon 2019 - Doppio maschile|Wimbledon]] con Roger-Vasselin.
Dopo un 2020 sotto tono, vince peril l'ultima voltasuo unquinto torneo del Grande Slam all'[[Open di Francia 2021 - Doppio maschile|Open di Francia 2021]], di nuovo in coppia con Herbert, assieme al quale a fine anno trionfa per la seconda e ultima volta alle ATP Finals. Nell'ottobre 2022 vince il suo 37º e ultimo torneo ATP al [[Firenze Open]] in coppia con Roger-Vasselin. DisputaNel l'ultima2023 finaledisputa ATPtre nelfinali maggiotra 2023cui quella al all'[[Miami Open Parc2023 Auvergne-Rhône-AlpesLyon]]Doppio inmaschile|Masters coppiadi Miami]] con [[MatwéAustin MiddelkoopKrajicek]], ma non conquista nessun titolo, mentre nei tornei Slam raggiunge la semifinale con Herbert.
SiNel ritira2024 dallegioca competizionicon vari compagni e non raggiunge nessuna finale, subendo poi un infortunio al terminegomito dela [[torneoTorneo di Wimbledon 2024 - Doppio maschile|Wimbledon]] eche subitolo iniziatiene lafuorindalle carrieracompetizioni diper tutto il resto dell'anno. Durante l'inattività coachlavora allacome guidaallenatore di [[Adrian Mannarino]].<ref>{{cita web|url= https://www.thetennisgazette.com/news/nicolas-mahut-explains-what-he-thinks-will-happen-with-novak-djokovic-in-2025-after-announcing-andy-murray-as-his-new-coach/ |titolo= Nicolas Mahut explains what he thinks will happen with Novak Djokovic in 2025 after announcing Andy Murray as his new coach |data= 27 novembre 2024 |lingua= en }}</ref>
