Santner, 24 år, bröt fingret i sin andra match för länet 2016.
"Det finns några oavslutade affärer med Mitch," chef för cricket Steve Rhodes berättade Worcestershire hemsida.
"I somras hade han otur. Att förlora Mitch var ett hårt slag mot våra förhoppningar om kvalificering. Vi hade haft en bra start och han spela alla dessa spel skulle ha varit en extra bonus för oss. "
Den vänster-arm fladdermössen och spinnaren, som gjorde sin testdebut 2015, kommer att återförenas med Rapids efter juni ICC Trophy i England.
Santner tillade: "Jag tyckte verkligen om min tid på Worcester med ett stort gäng killar och det var så frustrerande för mig att plocka upp den skadan i den allra första T20-spelet.
"Det är fantastiskt att jag har fått chansen att komma tillbaka nästa sommar och förhoppningsvis kan jag kompensera för förlorad tid och göra ett slag med slagträ och boll."
I augusti undertecknade Worcestershire Australien pace bowler John Hastings som sin främsta utländska spelare för 2017 säsongen över alla format av spelet.
Worcestershire har omsignerat Nya Zeeland allrounder Mitchell Santner för 2017 T20 Blast tävlingen.