2017 was Fleetwoods meest succesvolle jaar tot nu toe. In januari won hij zijn tweede European Tour-evenement, het Abu Dhabi HSBC Golf Championship, met één slag over Dustin Johnson en Pablo Larrazábal na een laatste ronde 67. In maart werd Fleetwood tweede in het WGC-Mexico kampioenschap, een schot achter Johnson. In april verloor hij in een playoff met plotselinge dood op het Shenzhen International tegen Bernd Wiesberger, op de eerste extra hole. Fleetwood kwam uit acht slagen achter op de laatste dag met een verbluffende ronde van 63 om de clubhuis voorsprong te zetten. In de play-off vond Fleetwood de green in twee, maar Wiesberger schoot uit problemen een benadering tot binnen vijf voet en sloeg de birdie putt voor de overwinning. In juni eindigde Fleetwood vierde in de US Open.
In juli won hij de Open van Frankrijk, waarbij hij Peter Uihlein versloeg met een slag, na een bogey-vrije laatste ronde 66. Hij verplaatste zich van de 99e plaats in de wereldranglijst aan het begin van het jaar naar de top-20 van de wereld. In november 2017 won Fleetwood de European Tour-seizoenlange Race to Dubai en won $ 1.250.000 uit de bonuspool.