Le , il devient champion du monde après la victoire française en finale face à la Croatie (4-2). Sur une passe de Lucas Hernandez, il inscrit d'une frappe sèche aux le quatrième but français et devient le deuxième plus jeune buteur de l'histoire en finale de Coupe du monde après Pelé (buteur en finale du Mondial 1958 contre la Suède à 17 ans). Grâce à ce but, il devient également le plus jeune buteur français en finale d'une compétition majeure, dépassant Bruno Bellone contre l'Espagne à l'Euro 1984 (22 ans et 105 jours), le deuxième joueur de la Ligue 1 française à marquer en finale de Coupe du monde après l'Argentin Jorge Burruchaga en 1986 (il jouait alors au FC Nantes), le premier joueur à évoluer au Paris Saint-Germain à inscrire un but en finale d'une Coupe du monde et le premier joueur parisien à marquer dans une finale internationale depuis le Nigérian Jay-Jay Okocha lors de la Coupe d'Afrique des Nations 2000. Kylian Mbappé n'est par ailleurs que le deuxième "teenager" (mot anglais ne correspondant pas tout à fait à adolescent puisqu'il recouvre une période de 13 à 19 ans), à marquer en finale de la Coupe du monde, soixante ans après Pelé.