Chalametin läpimurto roolissa Elio Perlmanina vuonna 2017 menestyksekkäässä Call Me by Your Name -romanttisessa draamassa - ansaitsi hänelle Oscar-ehdokkuuden parhaasta näyttelijästä.
19-vuotiaan Mickey Rooneyn rooli Mickey Moranin roolissa vuonna 1939. Hänet oli myös ehdolla BAFTA-palkinnolle, Critics' Choice Movie Awardille, Golden Globe Awardille ja Screen Actors Guild Awardille parhaaksi näyttelijäksi. Hän on voittanut näyttelijäpalkintoja, jotka ovat London Film Critics' Circle, New York Film Critics Circle, Los Angeles Film Critics Association ja National Board of Review. Chalamet sai myös tunnustusta elokuvissa Lady Bird ja Hostiles vuonna 2017. Ensimmäinen ansaitsi hänelle ehdokkaat Critics' Choice Movie -palkinnolle ja Screen Actors Guild -palkinnolle parhaasta ansambelista. Seuraavana vuonna hän näytteli huumeriippuvan teini-ikäisen roolia draamassa "Beautiful Boy", josta hän sai BAFTA-palkinnon, Critics' Choice Movie Awardin, Golden Globe -palkinnon ja Screen Actors Guild -palkinnon parhaan rinnakkaisnäyttelijän palkinnoksi.