Pada 23 Februari 2018, Penguins menukarkan Gustavsson ke Ottawa Senators (bersama Ian Cole, pemain 2018
putaran pertama, dan putaran ketiga 2019) sebagai ganti Derick Brassard. Pada 23 Maret 2018, Gustavsson ditugaskan ke afiliasi AHL Senators, Belleville Senators, setelah berakhirnya musim SHL.