Viết tiếp cho đoạn này - Sau khi gắn liền với dự án trong ba năm, Chalamet đóng vai chính trong Luca Guadagnino "Gọi tôi bằng tên của bạn", dựa trên cuốn tiểu thuyết cùng tên của André Aciman. Câu chuyện xoay quanh Elio Perlman, một thanh niên sống ở Ý trong những năm 1980, người yêu Oliver (Armie Hammer), một sinh viên đại học đã đến ở với gia đình anh ta. Để chuẩn bị cho vai diễn, Chalamet học nói tiếng Ý, cũng như chơi piano và guitar. "Call Me by Your Name" ra mắt tại Liên hoan phim Sundance 2017 với sự hoan nghênh của giới phê bình; các nhà phê bình đặc biệt nhấn mạnh màn trình diễn của Chalamet. Olly Richards của "Empire" đã viết, "Trong một bộ phim trong đó mọi màn trình diễn đều tuyệt vời, Chalamet làm cho phần còn lại trông giống như họ đang diễn xuất. Chỉ có anh ta mới làm cho bộ phim đáng xem". Jon Frosch của "The Hollywood Reporter" tuyên bố rằng không có màn trình diễn nào trong năm "cảm thấy sống động về mặt cảm xúc, thể chất và trí tuệ" và đưa Chalamet vào danh sách các màn trình diễn hay nhất của năm. "Time" cũng gọi màn trình diễn của Chalamet là một trong những diễn viên xuất sắc nhất trong năm, trong khi "The New York Times" đưa anh vào danh sách các diễn viên xuất sắc nhất trong năm. Với vai diễn trong bộ phim, anh đã giành được Giải thưởng phim độc lập Gotham cho Nam diễn viên đột phá và Giải thưởng tinh thần độc lập cho Nam diễn viên chính xuất sắc nhất, và nhận được đề cử cho Giải thưởng phim lựa chọn của các nhà phê bình, Giải Quả cầu vàng, Giải thưởng Hiệp hội diễn viên màn hình, Giải thưởng BAFTA và Giải thưởng Viện Hàn lâm, tất cả đều cho Nam diễn viên xuất sắc nhất. Ông là người trẻ thứ ba trong lịch sử được đề cử giải Oscar cho Nam diễn viên xuất sắc nhất cũng như là người trẻ nhất kể từ khi 19 tuổi Mickey Rooney trong "Babes in Arms" vào năm 1939
.