Op 26 april 2017 scoorde Dembélé in de halve finale van de DFB-Pokal tegen Bayern München in de 74e minuut de winnaar, waardoor Dortmund de bekerfinale bereikte. In de beslissende wedstrijd op 27 mei scoorde hij het eerste doelpunt van een 2<unk>1 overwinning toen Dortmund hun eerste grote titel in vijf jaar behaalde door de DFB-Pokal-finale van 2017 te winnen.
tegen Eintracht Frankfurt. Dembélé werd vervolgens uitgeroepen tot "Man of the Match". Na het einde van het seizoen werd Dembélé uitgeroepen tot het "Team van het Seizoen" van de Bundesliga en bekroond met de "Rookie of the Season" award.