Beim Europe Top 16 verteidigte Ovtcharov 2017 seinen Titel, womit er das Turnier als erster Spieler dreimal in Folge gewinnen konnte. Bei der Weltmeisterschaft 2017 in Düsseldorf unterlag er im Achtelfinale dem Weltranglisten-Elften Kōki Niwa aus Japan. Ebenfalls 2017 gewann er nach Abwehr von vier Matchbällen die China Open gegen Timo Boll, holte wieder Gold bei der Team-Europameisterschaft und gewann – erneut nach einem Finalsieg über Timo Boll – erstmals den World Cup. Bei den German Open besiegte er unter anderem Yan An, Wong Chun Ting und zum ersten Mal den amtierenden Vize-Weltmeister Fan Zhendong, bevor er im Finale zum dritten Mal in diesem Jahr auf Timo Boll traf und durch einen 4:3-Erfolg Gold holte. Durch die Einführung der neuen Weltranglistenberechnung zum Jahreswechsel reichte ihm bei den Grand Finals der Viertelfinaleinzug, um ab 2018 auf Platz 1 der Weltrangliste zu stehen. Dies gelang ihm durch einen 4:3-Achtelfinalsieg über Kōki Niwa, gegen den er bei der WM ebenso knapp verloren hatte, gefolgt von 4:3-Erfolgen über Tomokazu Harimoto und Lin Gaoyuan und einer Finalniederlage gegen Fan Zhendong. Ovtcharov wurde damit der zweite Deutsche nach Timo Boll an der Spitze der Tischtennisweltrangliste.