Le soir de la draft 2017, le 23 juin, il est transféré aux Timberwolves du Minnesota contre Zach LaVine, Kris Dunn et le choix de cette même draft, Lauri Markkanen. Le , pour ses débuts avec les Timberwolves, Butler marque douze points dans la défaite chez les Spurs de San Antonio. Le , il égalise son record de la saison avec 26 points dans la victoire contre le Magic d'Orlando. Le , il marque vingt de ses dans le quatrième quart-temps pour aider Minnesota à battre les Clippers de Los Angeles 112 à 106. Le , il bat son record de la saison avec 38 points dans la défaite après prolongation chez les 76ers de Philadelphie. Le , il marque dans la victoire contre les Trail Blazers de Portland. Le , Butler marque douze des quatorze points de son équipe dans la prolongation et termine le match avec , son record de la saison, dans la victoire contre les Trail Blazers de Portland. Le , Butler est nommé parmi les remplaçants de l'équipe de l'Ouest pour le NBA All-Star Game 2018. Le , pour son retour à Chicago, il marque (à un point de son record de la saison) mais son équipe s'incline . Butler choisit de ne pas jouer le All-Star Game, donnant la priorité à la saison régulière et en pensant que se reposer lui serait bénéfique. Toutefois, lors du premier match des Timberwolves après la pause du match des étoiles, le contre les Rockets de Houston, il quitte le match à la fin du troisième quart-temps en raison d'une blessure au genou. Deux jours plus tard, il subit une opération du ménisque et doit s'éloigner des parquets pour une durée indéterminée. Le , Butler fait son retour et marque dans la victoire contre les Lakers de Los Angeles. Lors du match 3 des Timberwolves du premier tour des playoffs NBA 2018 contre les Rockets, Butler marque quatre paniers à trois points parmi ses et contribue à la victoire de son équipe . Les Timberwolves perdent la série en cinq matches.