Pada tanggal 2 September 2017, Stroll mendaftarkan waktu tercepat ke-4 selama berlangsungnya sebuah sesi kualifikasi yang berlangsung dalam kondisi yang sangat basah untuk Grand Prix Italia. Karena duet pembalap tim Red Bull, yaitu Daniel Ricciardo dan Max Verstappen (yang masing-masing mencatatkan waktu terbaik ke-3 dan ke-2), mengambil penalti grid, maka Stroll dipromosikan ke posisi ke-2 di grid awal, dan menjadikannya sebagai pembalap Formula Satu yang termuda yang pernah memulai sebuah balapan F1 di barisan terdepan perlombaan, di usia 18 tahun dan 310 hari. Stroll sendiri finish di urutan ke 7 di dalam lomba ini.