Čilić erreichte bei den Australian Open das Achtelfinale, in welchem er James Blake unterlag. Bei den French Open schied er in der zweiten Runde aus, erreichte aber in Wimbledon das Achtelfinale, wo er gegen Arnaud Clément verlor. Čilić vertrat Kroatien bei den Olympischen Sommerspielen 2008 in Peking, wo er in der zweiten Runde gegen Fernando González ausschied. Im August 2008 gewann er sein erstes ATP-Turnier beim Pilot Pen Tennis in New Haven mit einem Erfolg 6:4, 4:6, 6:2 über Mardy Fish. Bei seinem Einstand bei den US Open erreichte Čilić die dritte Runde, wo er gegen Novak Đoković in vier Sätzen verlor.