2015年夏天，武藤嘉纪转会去到了德甲的美因茨俱乐部，并在处子赛季的上半程中打进7球，表现极佳。然而，2016年2月，他在与汉诺威96的比赛中右侧外侧侧副韧带部分断裂，赛季报销。这也让他原本一帆风顺的职业生涯有了些许变数。
漫长而又艰苦的恢复期后，武藤嘉纪在上赛季球队对阵门兴格拉德巴赫的比赛中替补登场并打进一球。正当他抖擞精神准备大干一场时，却又被伤病所困扰。9月份的一场欧联杯比赛中，他在对阵阿塞拜疆球队卡巴拉的比赛中受伤下场，不得不再度长时间离开赛场。武藤嘉纪本人也受了很大打击。
今年2月，武藤嘉纪总算迎来复出，那时候的美因茨徘徊在德甲中下游，球队中与武藤嘉纪关系最好的尤努斯-马里也离开了球队。由于长期休战，他在队中的主力位置也变得十分不稳固，在与科尔多瓦和租借而来的博扬的竞争中并不能获得稳定的上场机会。然而，他还是在5月13日球队对阵法兰克福的比赛中帮助球队打进了制胜进球，让美因茨成功保级。
“我在争夺主力位置期间体验到了竞争的残酷，我感觉我在精神层面上变得更强了。在那种糟糕的气氛下，队友们会当面指责我：‘因为你才输球了！’‘你如果打进那球我们搞不好就赢了！’之类的。我也曾经被千夫所指，但我也没有退缩，总想着：‘我要进个球给你看！’‘我要挽救我的球队！’我的心理素质有了提升。”武藤嘉纪说道。
“我深刻感受到在国外，能进球就代表了一切。国家队主帅哈利霍季奇也说过：‘只要你是前锋，就只要想着进球就可以了。’‘作为攻击手，你要有进球的贪念。’之类的话，进球数直接关系到他对你的评价。为了提升自己的价值，为了保住位置，我要做的就是进球。”
上赛季结束后，球队主帅施密特下课，二队主教练施瓦茨升任一线队主教练。武藤嘉纪的竞争对手科尔多瓦和博扬都也已经离队，只有科德罗从奥萨苏纳加盟球队，锋线几乎完全推倒重建。被问到下赛季该如何表现时，这名美因茨9号球员说道：
“新赛季是从零开始的。主教练换了人，所以之前的表现跟以后是否能不能出场已经没关系了。我要从一开始就展现出我良好的状态。问了一下U23球员们，他们告诉我施瓦茨是非常棒的教练。他很有人情味，资质也很棒，我很期待与他的合作。”
武藤嘉纪马上要迎来在美因茨的第三个赛季，他给这个赛季定的目标是打进15球以上。
“冈崎慎司曾经在13-14赛季时候打进过15球，我想超过他。我要尽量多出场比赛，化机会为进球。我前两个赛季就觉得这不是破不了的记录，但如果要达成这个目标我必须尽量少受伤。我也不能继续让点球给队友罚了。”
武藤嘉纪认为，强壮的躯体是不受伤的必要条件。他从上赛季末的个人训练开始，到休赛期中拼命加练，现在已经有了成果。
“我的身体平衡越来越好了，脚头也越来越有力了。我从细节上考虑过该如何在场上使用身体，每天不断地摸索，如今已经有了成果。”
如果日本队成功从世界杯亚预赛中突围的话，明年夏天武藤嘉纪很有可能能代表日本征战世界杯。去年9月他代表日本国家队踢完主场对阵阿联酋和客场挑战泰国的比赛后就没有披上过国家队的战袍。
“踢世界杯是我从小一来的梦想。我在伤病中经历了人生的低谷，我必须靠努力才能登上更大的舞台。我想让大家看到我的热情！”
