2007年は入団当初は球団の方針により二軍キャンプスタートだったものの、ほぼ完成された投球フォームから繰り出す伸びのあるストレートや縦に割れるカーブが評価され、2月20日に一軍キャンプに合流した。一軍での登板は無かったが、同シーズンは開幕から二軍の先発ローテーションを任された。春先は新しい変化球の習得を兼ねていた事もあり結果が出なかったが、徐々に安定感を増していった。その安定感が評価され、フレッシュオールスターにも出場し、後半戦前のオールスター休みには一軍の練習にも参加した。最終的には共にウエスタン・リーグ最多の118被安打、8敗（5勝0S）で一軍での登板はならなかったものの、投球回数103回2/3はチーム最多だった。また打撃では.364の高打率を残している。2008年は前年限りで引退した佐々岡真司から、エースナンバーである背番号18を受け継いだ。当時、一度も一軍で出場したことがなくプロとして全く実績がなかった前田がエースナンバーを受け継ぐことにはファンだけでなく前田自身も驚くばかりであったが、これは裏を返せば球団からの前田に対するとてつもない期待の表れでもあった。4月5日の対横浜ベイスターズ戦で初登板初先発し、5回3失点の結果を残した。6月18日の対北海道日本ハムファイターズ戦で8回を2安打無失点4奪三振の好投（7回までは無安打）でプロ初勝利を飾り、9月20日の中日戦では102球を投げ被安打4で初完封（無四球）も記録した。9月28日の旧広島市民球場の最後の公式戦（対ヤクルト21回戦）では、川島亮からプロ初本塁打を記録。この試合では勝利投手にもなり、旧市民球場最後の勝利投手となった。オールスター戦以降はローテーションに定着し、クライマックスシリーズ進出争いを繰り広げた9月と10月で4勝を記録。コルビー・ルイスに次ぐチーム2位タイの9勝（2敗）を挙げ、開幕前に自身が目標としたシーズン5勝を大幅に上回った。オフの契約更改では、およそ3倍増となる2,500万円で更改した。2009年は開幕2試合目の対読売ジャイアンツ戦（東京ドーム）に先発し、シーズン初登板初勝利を挙げた。21歳の誕生日となった4月11日の対中日ドラゴンズ戦では、開場して2試合目となったMAZDA Zoom-Zoom スタジアム広島で自身2度目の無四球完封勝利を果たし、チームを新球場初勝利に導いた。しかし、それ以降は登板5連敗と7連敗を1度ずつ記録するなど負けが先行し、最終的に8勝14敗に終わった。29試合の登板のうち22試合でクオリティ・スタート（先発で6回以上を投げ3失点以内）を記録したにもかかわらず、その22試合のうちで勝利投手になったのはわずか7試合だった。前田の14敗はほとんどが接戦によるものであり、その原因を「勝ちきれない自分の弱さ」と「相手に投げ負けたこと」と分析。試合全体ではなく勝負どころを抑えることが重要と考えてその後の投球に生かした。またポジティブな性格が、結果が出ない中でもプレッシャーに負けない気持ちを維持できた要因だと語っている。この年の巨人・中日・ヤクルトの上位3チームとの対戦では、防御率が全て2点台（先発では前田のみ）ながら4勝9敗と負け越した。しかし、それでも年間を通じてローテーションを守り切り、チームトップ・リーグ3位の193投球回を記録。5回を持たずに降板した試合は僅か1試合のみだった。被本塁打は倍増したが、リーグ4位の147奪三振、四球はわずか29個、WHIPも前年より向上させ常に安定した投球を見せた。球団も前田の投球内容を高く評価していたため、オフの契約更改では、倍増に近い4,800万円で更改した。2010年3月26日の対中日戦（ナゴヤドーム）、開幕戦を託される見込みであった大竹寛がケガにより出遅れたため自身初の開幕投手を務め、8回を1失点に抑えて勝利投手となった。前年に続き得点援護率はリーグワースト2位の3.38と打線の無援護に悩まされたが、スライダーの曲がり、ストレートの球速ともに向上し、投球の安定性が格段に向上。開幕から防御率1点台を保って順調に勝ち星を積み重ね、セ・パ交流戦では、12球団トップの防御率1.05を記録した。前半戦だけで自身初の2ケタ勝利を達成し、オールスターゲームにファン投票両リーグ最多得票及び選手間投票選出で初出場を果たして第1戦（福岡Yahoo! JAPANドーム）にて球宴初登板先発勝利を挙げた。5月15日の日本ハム戦（マツダスタジアム）ではダルビッシュ有と白熱の投手戦を繰り広げ、ダルビッシュは8回無失点、前田は9回無失点の完封。9回裏に赤松真人のヒットで広島が1-0でサヨナラ勝ちし、日本球界のエースとの激しい投げ合いを制した前田が勝利投手になった。この試合後にダルビッシュが自身のブログで前田の名前を出して称賛しエールを送る内容をつづったことが話題となった。最終成績は15勝8敗、防御率2.21、奪三振174でセ・リーグ11年ぶり、史上最年少、球団史上初の投手三冠のタイトルと、セ・リーグの投手としては2004年の川上憲伸以来6年ぶりとなる沢村賞を初受賞した。0.98とただ一人1.00を切ったWHIPと投球回215回2/3は12球団トップの記録となった。前田自身は飛躍へのターニングポイントとして、4月8日の対ヤクルト戦の3回裏に田中浩康を見逃し三振に打ち取った一球を挙げている。2011年は2年連続で開幕投手を務めたが、他球団からの研究が進んだことや近年の勤続疲労からか前半戦は不安定な投球が目立ったが、その後は徐々に調子を取り戻し、投球回数は自己最高の216回を記録し、2年連続となる最多奪三振のタイトル（192個）を獲得した。シーズン最終登板となった10月25日の対ヤクルト戦（明治神宮野球場）では9回1死までノーヒットノーランを続けていたが、1死から藤本敦士に初安打を許すと、畠山和洋の二ゴロで1-1の同点とされ、さらに続く福地寿樹にサヨナラ打を打たれて敗戦投手となった。2012年4月6日のDeNA戦（横浜スタジアム）で打者29人に対し122球2四球6奪三振に抑え、ノーヒットノーランを達成した。日本プロ野球でのノーヒットノーランは2006年の山本昌以来6年ぶり74人目（85回目）、セリーグ35人目（38度目）の快挙であった。また、広島の投手としては1999年の佐々岡真司以来13年ぶりの快挙達成となった。オールスターゲームにファン投票選出され第2戦（松山中央公園野球場）で先発して3回を1安打無失点に抑え勝利投手となり初のMVPを受賞。投手のMVP受賞は2004年第1戦の松坂大輔以来8年ぶり、広島の投手では1980年第3戦の江夏豊以来32年ぶりであった。9月8日の横浜戦（マツダスタジアム）で完封勝利。またシーズン最終戦となった横浜戦（横浜スタジアム）では9回を1失点完投で14勝目を挙げた。最終的にこの年は自己最高の防御率1.53を記録し、1955年の長谷川良平を抜く、球団史上最高の防御率を樹立し、自身二度目の最優秀防御率のタイトルを獲得した。オフの12月4日に、第3回ワールド・ベースボール・クラシック(WBC)の日本代表候補選手34名に選出された。2013年2月20日に第3回WBC日本代表選手28人に選出された。背番号は「20」。田中将大とともにダブルエースとして期待されたものの、例年のシーズンオフよりも早く調整しなければならないため、大会前は右肩のケガなどで不調に陥り心配されたが、大会が始まると中国、オランダ、プエルトリコを相手に3試合に先発登板。合計15回を投げ2勝1敗、防御率0.80、18奪三振の成績で大会公式ベストナインに選出された。東京スポーツによると、その制球力の高さから米メディアではグレッグ・マダックスをもじってマエダックスとも称された。ペナントレースではWBCの影響もあり、開幕投手はブライアン・バリントンが務めたものの、開幕から好調を維持し、一時は防御率0.30という驚異的な成績であったが、先発予定だった4月20日の巨人戦の試合開始前に右上腕三頭筋筋膜炎で登板を回避。翌21日に登録を抹消。その後の交流戦までの間、右脇腹の違和感なども加わり登録抹消と復帰を繰り返し、5回を投げきれずに負傷降板することも重なって防御率も2点台後半にまで落ち込んだ。交流戦が終わってリーグが再開し、自らヒットを放った6月23日のヤクルト戦（マツダスタジアム）では堂林翔太の逆転サヨナラホームランで敗戦投手を逃れると、6月30日の阪神戦（阪神甲子園球場）ではプロ入り後初のノーワインドアップで投球し9回無四球9奪三振で通算9度目の完封勝利（無四球での完封は4年ぶり3度目）。自身35日ぶりの勝利となった。広島平和記念日である8月6日、本拠地での阪神戦に中5日で先発し7回111球無失点6奪三振の力投をみせ、9回裏の丸佳浩の犠牲フライによる1-0の劇的なサヨナラ勝利を演出した。広島が8月6日に本拠地で勝利するのは55年ぶりであった。8月は4試合に登板しわずか1失点で月間防御率は0.30という好成績を残した。チーム初のクライマックスシリーズでは、ファーストステージ第1戦の阪神戦に登板し7回1失点の好投で勝利投手となったが、セカンドステージ第2戦の巨人戦では寺内崇幸に痛恨のスリーランホームランを喫して3失点で敗戦投手となった。オフの契約更改では年俸2億8000万円の単年契約でサインし、将来的なメジャー挑戦志向があることを明らかにした。2014年は通算4回目の開幕投手を任される。開幕から4月までの防御率が1.36と快調なスタートを切ったが、8月は防御率4.65と調子を崩した。9、10月は6試合に登板して防御率2.20、WHIP0.96、クオリティ・スタート5回と一気に持ち直した。しかし、その間の援護率が僅か2.15と打線の援護に恵まれず、1勝しか挙げられなかった。シーズン防御率は2.60と悪い数字ではなかったが、11勝9敗でレギュラーシーズンを終えた。10月11日の阪神タイガースとのクライマックスシリーズファーストステージ第1戦は、福留孝介のソロホームランのみの6回1失点と好投を見せるが打線が沈黙、敗戦投手となった。翌日の試合でチームは引き分け、ファーストステージ敗退となった。オフの10月9日に日米野球2014の日本代表に選出された。12月24日に年俸3億円で契約更改し、セ・リーグの投手では最年少での3億円到達となった。2015年はマツダスタジアム移転後初のシーズン開幕戦となった3月27日のヤクルト戦で通算5回目の開幕投手を任され、7回2失点と好投したが打線の援護がなく、その後チームが同点に追いついたため前田自身に勝敗はつかなかったが、延長戦の末敗れ、13年ぶりの本拠地開幕戦を勝利で飾れなかった。6月19日の横浜DeNA戦（横浜スタジアム）で1失点完投勝利を収め、球団の通算4000勝達成に貢献した。8月27日の阪神戦（マツダスタジアム）で8回無失点の好投で6年連続2ケタ勝利となる10勝目を挙げた。なお6年連続2ケタ勝利を挙げたのは2011年の日本ハムのダルビッシュ有以来となる。10月2日の中日戦（マツダスタジアム）では3回裏に自身プロ入り2本目の2点本塁打を放つと、これが決勝点となり7回1失点で15勝目を挙げた。最終的には15勝8敗、175奪三振、5完投、防御率2.09、206.1投球回、29登板、勝率.652と、沢村賞選考基準の15勝、150奪三振、10完投、防御率2.50、200投球回、25登板、勝率6割の7項目のうち、完投数を除く6項目をクリアし、10月26日に自身2度目、セ・リーグの投手では2010年の自身以来5年ぶりの沢村賞に選ばれた。また、7月16日に第1回WBSCプレミア12の日本代表第1次候補選手に選出され、9月10日に日本代表候補選手に選出され、10月9日に最終ロースター28名に選出された。オフにポスティングシステムを利用してのメジャーリーグ挑戦意思を球団に伝え、12月4日に譲渡金設定2000万ドルでポスティングが球団より容認された。