In het seizoen 2017/18 begon Manchester United met een wedstrijd tegen Real Madrid om de Europese Supercup. Martial bleef de hele wedstrijd op de bank en de Engelse club verloor met 2-1. In de openingswedstrijd voor United in de Premier League tegen West Ham United scoorde de Franse speler al zijn eerste doelpunt van het seizoen. Hij zou later dat seizoen in dezelfde competitie nog 8 keer vaker. In alle competities scoorde Martial 11 keer en speelde hij 45 wedstrijden. Er werd geen prijs gewonnen: in de Champions League werd Manchester United al in de achtste finale uitgeschakeld door Sevilla, in de Premier League eindigde als tweede, in de League Cup werden ze door Bristol City uitgeschakeld in de kwartfinale en in de FA Cup eindigde ze als verliezend finalist door te verliezen van Chelsea.