En 2017, il produit "120 battements par minute", qui signe sa seconde collaboration avec le réalisateur Robin Campillo. Le film est présenté en compétition officielle au de Cannes, dont le jury est présidé par le réalisateur espagnol Pedro Almodóvar. Le film remporte le Grand Prix du Festival ainsi que la Queer Palm lors de la cérémonie de clôture. En France, à la sortie du film, l'accueil critique est très positif : le site Allociné recense une moyenne des critiques presse de 4,6/5, et des critiques spectateurs à 4,3/5. Hugues Charbonneau et Marie-Ange Luciani remportent le Daniel Toscan du Plantier, décerné par l'Académie des arts et techniques du cinéma et récompensant les meilleurs producteurs de l’année 2017. Le , Hugues Charbonneau et sa co-productrice Marie-Ange Luciani, reçoivent le césar du meilleur film à la des César.