Il 21 luglio 2017, in seguito alla retrocessione dell'Hull City nella stagione precedente, passa al Liverpool in cambio di 8 milioni di sterline più eventuali bonus legati al rendimento. Esordisce in Premier League con i "Reds" il 19 agosto contro il Crystal Palace, vincendo anche il riconoscimento di Man of the Match. Nonostante qualche buona prestazione, per la prima parte della stagione Robertson viene impiegato poco dall'allenatore del Liverpool Jürgen Klopp, che gli preferisce spesso Alberto Moreno come terzino sinistro; tuttavia dopo una serie di ottime prestazioni, complice l'infortunio di Moreno nel Dicembre 2017, Robertson si guadagna il posto da titolare come terzino sinistro e diventa uno dei giocatori più apprezzati dai tifosi dei "Reds". Lo scozzese è protagonista sia in campionato, dove il Liverpool termina al quarto posto, sia in Champions League, dove il Liverpool arriva a sorpresa fino alla finale di Kiev contro il Real Madrid, persa per 3-1. All'ultima giornata della Premier League 2017-2018 mette a segno il suo primo gol con la maglia del Liverpool nella vittoria interna per 4-0 contro il Brighton.