Pada tahun 2017, pada usia 18 tahun, Mbappe menandatangani kontrak dengan Paris Saint-Germain dengan transfer permanen senilai 180 juta euro. Hal ini menjadikannya pemain termahal kedua dan pemain remaja termahal sepanjang masa.
Bersama PSG, ia memenangkan enam gelar Ligue 1 dan empat Coupe de France, termasuk empat gelar domestik pada musim 2019-2020.
Ia sekaligus memimpin klub tersebut ke final Liga Champions UEFA pertamanya pada tahun 2020. Pencetak gol terbanyak sepanjang masa dan peringkat ketiga dalam hal assist, serta pencetak gol terbanyak ketujuh dalam sejarah Ligue 1.
Di tingkat internasional, Kylian Mbappe melakukan debut seniornya untuk Prancis pada tahun 2017, pada usia 18 tahun.
Pada Piala Dunia FIFA 2018, Mbappe menjadi pemain Prancis termuda yang mencetak gol di Piala Dunia, serta remaja kedua, setelah Pele, yang mencetak gol di final Piala Dunia.
Kylian Mbappe finis sebagai pencetak gol terbanyak kedua saat Prancis memenangkan turnamen, dan memenangkan penghargaan Pemain Muda Terbaik Piala Dunia FIFA dan Pemain Terbaik Prancis atas penampilannya.
Dia juga membantu Prancis meraih kemenangan di UEFA Nations League pada tahun 2021, menerima penghargaan pencetak gol terbanyak di final .
Pada Piala Dunia FIFA 2022, Prancis kembali mencapai final, Kylian Mbappe memenangkan Sepatu Emas dan Bola Perak serta mencetak rekor gol terbanyak yang dicetak di pertandingan final Piala Dunia dengan mencetak hat-trick
Kylian Mbappe adalah satu dari hanya dua pemain yang mencetak gol di dua final Piala Dunia berturut-turut (yang lainnya adalah Vavá dari Brasil pada tahun 1958 dan 1962 )