“Call Me by Your Name” película en la que tuvo un gran éxito

 Chalamet protagonizó la película de Luca Guadagnino, Call Me by Your Name, basada en la novela homónima, de André Aciman. La historia gira en torno a un joven llamado Elio que vive en Italia durante la década de 1980, y se enamora de Oliver (Armie Hammer ), un estudiante universitario que ha venido a quedarse con su familia. Para interpretar al personaje, Chalamet aprendió a hablar italiano, a tocar la guitarra y el piano. La película se estrenó en el Festival de Cine de Sundance; en donde la actuación de Chalamet fue aclamada.

The New York Times presentó la actuación de Chalamet en su lista de los diez mejores actores del año. Por su trabajo en Call Me by Your Name, Chalamet ganó un Premio Gotham por «Actor de Revelación», y recibió nominaciones al Premio Globo de Oro al «mejor actor en un drama cinematográfico», Premio del Sindicato de Actores a la «mejor actuación de un actor masculino en un papel protagónico», Premio BAFTA al «mejor actor en un papel protagónico», y el Premio Óscar al «mejor actor», entre muchos otros premios. Es la persona más joven nominada para un Premio Óscar al «mejor actor» desde Mickey Rooney por su película Babes in Arms en 1939 y es el tercer actor más joven nominado en la categoría.