Il primo mattone per costruire l’impresa del 2015 – 2016 è quella di ingaggiare il tecnico campano Massimo Rastelli che per approdare in rossoblù risolve un buon contratto con l’Avellino. Le mosse successive sono quelle di allestire un gruppo di combattenti a partire dai nuovi acquisti. Su tutti il portiere Marco Storari, i mastini della difesa Fabio Pisacane e Bartosz Salamon, i centrocampisti Marco Fossati e Davide Di Gennaro più gli attaccanti Niccolò Giannetti e Federico Melchiorri.
La mossa finale è quella di confermare la parte più vogliosa di riscatto del gruppo appena retrocesso.
Nello specifico capitan Dessena, Capuano, Deiola, Joao Pedro e Farias innestando sul corpo vivo della rosa alcuni giovani di cui sentiremo parlare negli anni successivi: il futuro Campione d’Europa Nicolò Barella, il portiere Alessio Cragno ed il bomberino del Lanciano, acquistato dalla Juventus e girato in prestito, Alberto Cerri.
Il Cagliari edizione 2015-2016 si dimostra da subito una squadra compatta ma al tempo stesso moderna; impostata con una difesa a quattro in linea, un centrocampo molto aggressivo ed un attacco dove le soluzioni sono svariate, il tridente Joao Pedro, Sau e Farias rende il club di Rastelli più quotato per la promozione diretta.
L’avvio di stagione è di quelli da far stropicciare gli occhi, un netto 4-0 al Crotone. Poi, dopo un periodo di assestamento, periodo nel quale prendono il comando della vetta in sequenza, Livorno, Novara e lo stesso Crotone, verso la fine del girone di andata il Cagliari sale in vetta.

Al giro di boa la squadra sarda è campione d’inverno con 46 punti.
Nel girone di ritorno i ragazzi di Rastelli si alternano alla guida del torneo con il coriaceo Crotone di Ivan Juric, fino alla 39° giornata.
Quel giorno, è il 6 maggio 2016, il Cagliari espugna il San Nicola di Bari, 0-3 il finale con reti di Joao Pedro, Farias e Cerri. Il Crotone, di contro, impatta 1-1 con il Latina. È il giorno del sorpasso decisivo ma è anche il giorno in cui arriva la matematica certezza della promozione in Serie A.
La classifica finale della Serie B 2015-2016 recita Cagliari primo con 83 punti frutto di 25 vittorie, 8 pareggi e solo 9 sconfitte, Crotone secondo ad 82, terzo il Trapani di Serse Cosmi che verrà poi beffato nella finale playoff dal Pescara di Massimo Oddo.
Entrando nel merito statistico, va ricordato che Marco Storari è stato il più presente con 41 gare giocate su 42, alle sue spalle Joao Pedro con 38 e Fossati con 36. Re dei marcatori cagliaritani l’attaccante brasiliano con passaporto italiano Diego Farias con 14 centri, davanti a Joao Pedro con 13, Niccolò Giannetti e Marco Sau a 10.

E così venerdì 6 maggio 2016, a meno di 365 giorni dalla retrocessione, il Cagliari tornava trionfalmente in Serie A centrando, ad oggi, la sua unica vittoria del Campionato cadetto.
Le altre promozioni, quelle del 1963-1964, del 1978-1979, del 1989-1990, del 1997-1998 e quella del 2003-2004, furono il frutto di piazzamenti.