Sobral potvrdil, že se zúčastní Festivalu da Canção 2017 s písní " Amar pelos dois ", kterou napsala jeho sestra Luísa Sobral. Soutěž, konanou 5. března 2017 vyhrál, a tak mohl zastupovat Portugalsko v soutěži Eurovision Song Contest 2017 v Kyjevě. Sobral nemohl v prvních zkouškách vystoupit kvůli srdečním potížím a operaci, která ho donutila k odpočinku před výkonem v semifinále, kde postoupil do finále. Proto jeho sestra Luisa během prvních zkoušek převzala roli zpěváka. Ve finále získal 758 bodů, které pod současným hlasovacím systémem představují nejvyšší bodové vítězství v historii soutěže. Bylo to první vítězství Portugalska v této soutěži od jejího debutu v roce 1964.