Au premier semestre de l'année 2017, il devient champion du monde de l'omnium à Hong Kong. Associé à son habituel coéquipier Morgan Kneisky, il glane une seconde médaille d'or et un nouveau maillot arc-en-ciel le lendemain grâce à la course à l'américaine. En mai, lors de la Coupe de France Fenioux Piste qui se dispute au vélodrome Léon Bollée du Mans, il gagne trois courses (course aux points, scratch et américaine) avant de remporter sa première victoire professionnelle sur route lors de la troisième étape des Quatre Jours de Dunkerque. En juillet, il triomphe aux Six jours de Fiorenzuola d'Arda avec Morgan Kneisky et s'adjuge également plusieurs courses annexes organisées en marge de l'épreuve italienne. Dans la foulée, il se classe quatrième du Grand Prix Pino Cerami et remporte la  du Tour de Wallonie, course qu'il termine à la troisième place du classement général. Toutes ces bonnes performances permettent à Benjamin Thomas d'être présélectionné par Cyrille Guimard pour participer aux championnats d'Europe de cyclisme sur route. En août, il décroche un nouveau titre de champion de France de l'omnium et termine quatrième du Tour du Poitou-Charentes.