I 2017 opnåede Chalamet større anerkendelse for sine biroller i den kommende film Lady Bird og western Hostiles, og for sin hovedrolle i Luca Guadagninos romantiske drama Call Me by Your Name. Sidstnævnte gav ham en nominering til Oscar for bedste skuespiller, hvilket gjorde ham til den tredje yngste nominerede i kategorien. Det følgende år portrætterede han en narkoman teenager i dramaet Beautiful, som han modtog en nominering til BAFTA Award for bedste skuespiller i en birol.
romantisk drama