En la previa de la temporada 2017-18, Alexander-Arnold firmó una extensión de contrato con el conjunto "red".Como el lateral derecho titular, Nathaniel Clyne, sufrió una lesión que lo apartó de casi toda la temporada, Alexander-Arnold jugó muchos partidos de titular, compartiendo la banda derecha con Joe Gomez.El 15 de agosto logró su primer gol como profesional, de falta directa, ante Hoffenheim en su debut en Liga de Campeones.El 26 de diciembre anotó su primer tanto en Premier League en un encuentro ante el Swansea.A partir del mes de febrero se consolidó como titular y fue titular en todas las eliminatorias de Liga de Campeones, incluyendo la final disputada el 26 de mayo ante el Real Madrid.