El paper de Chalamet com Elio Perlman en el drama romàntic independent de 2017 "Call Me by Your Name" li va valer una nominació a l'Oscar al millor actor, convertint-lo en el tercer nominat més jove en la categoria i el més jove
des del Mickey Rooney de 19 anys amb el seu paper de Mickey Moran a "Babes in Arms" el 1939. També va ser nominat per al Premi BAFTA, el Premi de la Pel·lícula de la Elecció de la Crítica, el Premi Globus d'Or i el Premi del Gremi dels Actors de Pantalla al Millor Actor. Va guanyar premis d'actuació donats pel London Film Critics' Circle, New York Film Critics Circle, Los Angeles Film Critics Association i National Board of Review. Chalamet també va guanyar reconeixement pels seus papers secundaris a les pel·lícules de 2017 "Lady Bird" i "Hostiles". El primer li va guanyar nominacions al Premi de la Pel·lícula de la Elecció de la Crítica i al Premi del Gremi dels Actors de Pantalla pel Millor Ensemble. L'any següent, va interpretar a un adolescent addicte a les drogues en el drama "Beautiful Boy", pel qual va rebre nominacions als premis BAFTA, Critics' Choice Movie Award, Golden Globe Award, i Screen Actors Guild Award al millor actor de repartiment.