26. huhtikuuta 2017 Dembélé auttoi Aubameyangin maalia ja teki voitonlyönnin 74. minuutissa Bayern Münchenin vastaan DFB-Pokalin puolifinaalissa, auttaen Dortmundia pääsemään cup-finaaliin. Tammikuun 27. päivän ratkaisevassa ottelussa hän teki ensimmäisen maalin 2-1 voittoon, kun Dortmund voitti ensimmäisen suurmestaruutensa viidessä vuodessa voittamalla DFB-Pokal-finaalin vuonna 2017.
Eintracht Frankfurtia vastaan. Dembélé nimitettiin myöhemmin ottelun parhaaksi pelaajaksi. Kauden päätyttyä Dembélé nimettiin Bundesligan "Kauden joukkueeseen" ja hänelle myönnettiin liigan "Kauden aloittelija" -palkinto.