Uken etter satte Gronkowski en personlig rekord da han tok imot 168 yards i en 27–24 seier over Pittsburgh Steelers. Han tok imot tre pasninger på rad for 69 yards på Patriots' kampvinnende drive, og tok så imot en pasning for en 2-point conversion som gav Patriots en ledelse på 3 poeng. Det ble den fjerde gangen han nådde 1 000 yards i en sesong, og ble den tredje tight enden til å oppnå dette etter Tony Gonzalez og Jason Witten. Han ble utnevnt AFC Offensive Player of the Week for uke 15. Den 19. desember 2017 ble Gronkowski valgt ut til sitt femte Pro Bowl. Han avsluttet 2017-sesongen med 69 mottakelser for 1 084 yards, mest av ligaens tight ends, og åtte touchdowns. I januar 2018 ble han utnevnt til Associated Press' All-Pro førstelag, som tjente ham $2,5 millioner som del av et insentiv som ble lagt til i kontrakten hans i offseason 2017. Patriots avsluttet sesongen 13–3 og fikk en bye i første runde av sluttspillet. I divisjonsrunden mot Tennessee Titans tok han imot seks pasninger for 81 yards og en touchdown i en 35–14 seier. Den 21. januar 2018 pådro Gronkowski seg en hjernerystelse på en 21-yard mottakelse i AFC Championship Game mot Jacksonville Jaguars, og ble tatt av banen for resten av kampen. Han var klar for kamp igjen før Super Bowl LII mot Philadelphia Eagles. Han avsluttet tittelkampen med 116 mottatte yards og to touchdowns. I kampens siste sekunder prøvde han å ta imot en Hail Mary-pasning uten hell, og Patriots tapte kampen 33–41. Han ble rangert som #15 på NFL Top 100 Players of 2018.