Sau những màn trình diễn khá tốt ở cuối mùa giải 2015/2016 và đầu mùa giải 2016/2017, Mbappe đã có được lần đầu tiên đá chính ở Champions League khi Monaco đến làm khách của Man City ngày 21/2/2017.
Dù chưa tròn 19 tuổi nhưng Mbappe đã có trận đấu xuất sắc khi thi đấu bên cạnh tiền đạo nhiều kinh nghiệm Falcao. Tiền đạo khi đó còn mang số áo 29 đã có cho riêng mình 1 bàn thắng sau tình huống băng xuống chớp thời cơ tốt từ đường chuyền của Fabinho.
Trận đấu đúng 4 năm về trước kết thúc với chiến thắng 5-3 cho Man City nhưng đó lại là tiền đề để Mbappe tỏa sáng trong trận lượt về với thêm 1 pha lập công nữa, giúp Monaco thắng Man City 3-1 và lọt vào tứ kết nhờ luật bàn thắng sân khách.
Mùa giải đó, Mbappe đã ghi tổng cộng 6 bàn để giúp Monaco có mặt tại bán kết Champions League. Phong độ ấn tượng trong mùa giải 2016/2017 cũng giúp cầu thủ sinh năm 1998 cập bến PSG vào đầu mùa giải 2017/2018.
Đến nay sau tròn 4 năm xuất hiện ở Champions League, Mbappe ở độ tuổi chưa tròn 23 đã có cho mình 24 bàn thắng ở Champions League. Nhiều đội bóng lớn như MU, Man City, Juventus, Dortmund, Barca, Liverpool, Bayern Munich, Real Madrid đều đã bị chân sút trẻ xuất sắc này chọc thủng lưới.