Mladenovic begon het jaar 2017 met het winnen van de Hopman Cup, samen met Richard Gasquet. Vier weken later won zij haar eerste Premier-titel, in Sint-Petersburg, waar zij als ongeplaatste speelster twee reekshoofden versloeg (Venus Williams,4 en Roberta Vinci,6). In de drie daarop volgende maanden bereikte zij evenzovele finales zonder de titel te kunnen pakken: in Acapulco, Stuttgart en Madrid. In oktober 2017 kwam zij voor het eerst binnen in de top-tien van de wereldranglijst in het enkelspel.