En 2017, il enchaîne avec "Au revoir là-haut", l'adaptation du roman homonyme de Pierre Lemaitre, récompensé par le Prix Goncourt 2013. Tourné avec plusieurs techniques créatives, dont la colorimétrie, le film dépasse le million de spectateurs en salles après deux semaines et jette un regard nouveau sur la Première Guerre mondiale. Au terme de son exploitation, il enregistre plus de deux millions d'entrées, ce qui en fait son plus gros succès (juste devant "9 mois ferme"). Dupontel obtient pour ce film les César de la meilleure réalisation et celui de la meilleure adaptation (avec Pierre Lemaître) lors des Césars 2018.