13 августа 2017 года Иммобиле забил два первых гола в Суперкубке Италии; «Лацио» одержал победу с итоговым счетом 3:2 над «Ювентусом». 27 августа во втором туре Серии А Иммобиле забил первый гол в матче против «Кьево»; матч завершился победой «Лацио» со счётом 1:2. 10 сентября Иммобиле оформил хет-трик в ворота «Милана», а также отдал голевую передачу на Луиса Альберто. 14 сентября в первом туре Лиги Европы Иммобиле вышел на замену в перерыве матча и забил гол, который помог итальянскому клубу одержать победу над «Витессом» со счетом 2:3. 17 сентября Иммобиле оформил дубль в ворота «Дженоа», а матч закончился победой «Лацио» 2:3. 14 октября в гостевом матче против «Ювентуса» он оформил дубль, который помог обыграть туринский клуб со счетом 2:1. 21 октября Иммобиле продлил контракт с «Лацио» до 2022 года. 22 октября в матче против «Кальяри» он забил первый гол с пенальти, а после сумел отличиться с передачи Адама Марушича. 18 ноября он забил гол в ворота «Ромы», а матч закончился победой римлян со счётом 2:1. 6 января 2018 года Иммобиле оформил покер в гостевом матче против «СПАЛа», а матч закончился со счётом 2:5. 19 февраля Иммобиле забил 2 гола в домашнем матче против «Вероны»; матч закончился победой хозяев 2:0. 22 февраля в ответном матче раунда 1/16 Лиги Европы Иммобиле забил 3 гола в ворота «Стяуа», а «Лацио» по сумме двух встреч прошел в следующий раунд. 11 марта 2018 года он забил гол в ворота «Кальяри» на 90-й минуте, который спас «Лацио» от поражения в матче; матч завершился ничьей 2:2. 31 марта Иммобиле забил 2 гола в домашней встрече против «Беневенто», которая завершилась разгромной победой хозяев со счётом 6:2. 8 апреля в гостевой игре против «Удинезе» он сначала забил гол с передачи Лулича, а потом ассистировал на Луиса Альберто. Иммобиле закончил сезон с 29 голами в 33 проведенных играх Серии А, а также забил 7 голов в 8 матча Лиги Европы УЕФА.