El 12 de septiembre disputó su primer partido como titular en la Liga de Campeones con el club azulgrana jugando 70 minutos contra la Juventus FC. El 24 de agosto de 2017 durante el sorteo de la Liga de Campeones de la UEFA 2017-18 llevado a cabo en Mónaco, los dirigentes del Borussia Dortmund, después de varias semanas de intensas negociaciones, lograron llegar a un acuerdo con el Barcelona para el traspaso de Dembélé por una cifra de 145 millones de euros, camiseta fc barcelona que se componen de 105 millones fijos y 40 millones en variables.