Lukaku membuat debutnya melawan Real Madrid pada 8 Agustus di Piala Super UEFA 2017
, dan mencetak gol kompetitif pertamanya untuk klub dalam kekalahan 2-1. Debut liga datang lima hari kemudian di kandang melawan West Ham. Lukaku mencetak dua gol dalam kemenangan 4-0, menjadi pemain Manchester United keempat yang mencetak dua gol pada debutnya di Liga Premier untuk klub. Pada 12 September, ia mencetak gol pertamanya di Liga Champions UEFA dalam kemenangan 3-0 atas FC Basel. Pada tanggal 17 September, Lukaku mencetak gol ketiga United dalam kemenangan 4-0 atas mantan klubnya Everton, dengan Lukaku berlari ke arah penggemar Everton dan menutup telinganya selama perayaan golnya sebagai tanggapan atas kecaman sepanjang pertandingan. Pada tanggal 27 September, Lukaku mencetak dua gol dalam kemenangan 4-1 atas CSKA Moskow, membawa totalnya menjadi 10 gol dalam sembilan penampilan pertamanya. Dengan demikian, ia memecahkan rekor yang ditetapkan oleh Bobby Charlton yang telah mencetak sembilan gol dalam sembilan penampilan pertamanya untuk klub. Dalam kemenangan 2-1 atas mantan klubnya Chelsea pada tanggal 25 Februari 2018, Lukaku mencetak gol penyamaan dan kemudian membantu Jesse Lingard mencetak gol kemenangan pertandingan. Dia mencetak gol ke-200 untuk klub dan negaranya pada 13 Maret dalam kekalahan 2-1 dari Sevilla yang menyingkirkan Manchester United dari Liga Champions di babak 16. Pada 31 Maret 2018, Lukaku mencetak gol untuk membuka kemenangan kandang 2-0 atas Swansea. Itu adalah gol ke-100 di Liga Premier dalam pertandingan ke-216-nya, dan menjadikannya pemain termuda kelima dari 28 pemain yang mencapai jumlah tersebut.