Hoàng Thiên gia nhập SHB Đà Nẵng ở đầu mùa giải 2016 từ CLB HAGL, với nhiều sự kỳ vọng của người hâm mộ cùng ban huấn luyện đội bóng sông Hàn. Ở V.League 2016, Hoàng Thiên ra sân 18 trận cho Đà Nẵng và ghi được 2 bàn thắng. Mùa này, chân sút sinh năm 1990 vẫn chưa một lần lập công.
Chính bởi phong độ không thực sự ấn tượng, tuyển thủ quốc gia Việt Nam hầu như chỉ xuất hiện trên băng ghế dự bị ở mùa giải năm nay. Không thể ngồi dự bị trong thời gian dài, Hoàng Thiên quyết định ra đi tìm bến đỗ mới và CLB Sài Gòn đã có được chữ ký của anh.
Theo nguồn tin của Goal.com, CLB Sài Gòn đã mua đứt 1,5 năm hợp đồng còn lại của Hoàng Thiên với SHB Đà Nẵng kèm điều khoản không được hai bên tiết lộ.
Như vậy, Hoàng Thiên sẽ thi đấu cho CLB Sài Gòn kể từ giai đoạn lượt về V.League 2017. CLB Sài Gòn cũng là đội bóng thứ ba Hoàng Thiên gắn bó sau SHB Đà Nẵng và HAGL, nơi anh trưởng thành.