W dniu 26 kwietnia 2017 r. Dembélé asystuje do gola Aubameyang i strzelił zwycięski bramkę w 74 minucie przeciwko Bayernu Monachium w półfinale DFB-Pokal, pomagając Dortmundzie w dojściu do finału pucharu. W decydującym meczu 27 maja, strzelił pierwszy bramkę w zwycięstwie 2:1, gdy Dortmund zdobył swój pierwszy główny tytuł od pięciu lat, wygrywając
Finał Pucharu DFB 2017 przeciwko Eintracht Frankfurtu. Dembélé został następnie nazwany "człowiekiem meczu". Po zakończeniu sezonu Dembélé został wybrany do "Zespołu Sezonu" Bundesligy i otrzymał nagrodę "Nowicjusza Sezonu" ligi.