Chalamet'i läbimurre roll Elio Perlmanina 2017. aasta autasustatud sõltumatu täiskasvanute romantilises draamas "Helista mind oma nimega" teenis talle Oscari nominatsiooni parima näitleja eest, muutes ta kategoorias kolmandaks noorimaks kandidaadiks ja noorimaks
alates 19-aastasest Mickey Rooneyst tema rolliga Mickey Moranina "Babes in Arms"is 1939. aastal. Ta oli ka nomineeritud BAFTA auhinnale, kriitikute filmiauhinnale, Golden Globe auhinnale ja Screen Actors Guild auhinnale parima näitleja eest. Ta on võitnud Londoni Filmikriitikute Ring, New Yorgi Filmikriitikute Ring, Los Angelese Filmikriitikute Assotsiatsioon ja Rahvuslik Vaatlusnõukogu antud näitlemise auhindu. Chalamet sai tunnustuse ka oma toetavate rollide eest 2017. aasta filmides "Lady Bird" ja "Hostiles". Esimene teenis talle nominatsioonid kriitikute filmiauhinnale ja Screen Actors Guild auhinnale parima ansambli eest. Järgmisel aastal mängis ta narkootikumidest sõltuva teismelise rolli draamas "Ilus poiss", mille eest ta sai nominatsioonid BAFTA auhinnale, kriitikute valitud filmi auhinnale, Golden Globe auhinnale ja Screen Actors Guild'i auhinnale parima kõrvalmängija eest.