La cérémonie de clôture, qui a eu lieu dimanche 29 mai, avec pour maîtresse de cérémonie, la comédienne italienne Monica Bellucci, a permise de récompenser les films en compétition, présentés pendant ces dix jours de Festival. Pedro Almodovar et son jury ont ainsi décerné la Palme d'or à Ruben Öslund pour son film The Square.
Notons par ailleurs que l'actrice australienne Nicole Kidman a reçu un prix spécial 70e anniversaire. Elle était particulièrement présente sur La Croisette cette année, puisqu'elle y présentait Les proies de Sofia Coppola et Comment parler aux filles en soirées de John Cameron Mitchell, ainsi que la saison 2 de Top of the Lake, la série de Jane Campion.
Palme d'or : The Square de Ruben Öslund
Grand prix : 120 battements par minute de Robin Campillo
Prix de la mise en scène : Sofia Coppola pour Les proies
Prix du jury : Faute d'amour d'Andreï Zvyagintsev
Prix du scénario attribué ex aequo : Yórgos Lánthimos pour Mise à mort du cerf sacré et Lynne Ramsey pour You Were Never Really Here
Prix d'interprétation féminine : Diane Krüger dans In the Fade de Fatih Akin
Prix d'interprétation masculine : Joaquin Phoenix dans You Were Never Really Here de Lynne Ramsey
Caméra d'or : Jeune femme de Léonor Séraille, présenté à Un certain regard
Palme d'or du court métrage : Une nuit douce de Qiu Yang
Mention spéciale : Le plafond de Teppo Airaksinen