Andika mwendelezo wa aya hii - Mafanikio ya Chalamet yalikuja mnamo 2017 na jukumu lake kama Elio Perlman katika mchezo wa kimapenzi wa Luca Guadagnino "Niite kwa Jina Lako", baada ya hapo alionekana katika filamu za kuja kwa umri "Usiku wa joto wa majira ya joto" na "Lady Bird" pamoja na filamu ya magharibi "Hostiles". Utendaji wake katika "Niite kwa Jina Lako" alimpatia uteuzi wa Tuzo ya Academy kwa Muigizaji Bora, na kumfanya Timothée mwenye umri wa miaka 22 kuwa mteule wa tatu mchanga zaidi katika kitengo hicho na mchanga zaidi
tangu Mickey Rooney mwenye umri wa miaka 19 na utendaji wake katika "Babes katika Arms" mwaka 1939. Kisha alicheza Nic Sheff katika mchezo wa kuigiza "Mvulana Mzuri" (2018), ambayo aliteuliwa kwa Tuzo ya Golden Globe, Tuzo ya Screen Actors Guild, na Tuzo ya Filamu ya BAFTA, yote kwa Mwigizaji Bora Msaidizi. Mnamo mwaka wa 2019, Chalamet aliigiza katika mchezo wa kimapenzi wa Woody Allen "Siku ya mvua huko New York". Baadaye mwaka huo, Chalamet alicheza kama Henry V wa Uingereza na Theodore "Laurie" Laurence katika kipindi cha drama "Mfalme" na "Wanawake wadogo", kwa mtiririko huo.