W tym samym dniu Mitchell błysnął na parkiecie, zdobywając aż 37 punktów w spotkaniu z Memphis Grizzlies podczas Letniej Ligi NBA 2017 w Las Vegas - było to najwięcej punktów uzyskanych przez jakiegokolwiek zawodnika w trakcie tego turnieju.
Podczas swojego debiutu w NBA, który odbył się 18 października 2017 roku przeciwko Denver Nuggets, Mitchell zanotował 10 punktów i udzielił czterech asyst. 4 stycznia 2018 roku Mitchell został ogłoszony Debiutantem Miesiąca Konferencji Zachodniej za grudzień 2017 roku, osiągając średnio 23,1 punktu, 3,4 asysty, 3,2 zbiórki i 1,8 przechwytu w ciągu 34,3 minut na mecz. 15 stycznia 2018 roku Mitchell wyprzedził legendarnego Karla Malone'a pod względem ilości meczów, w których zdobył ponad 20 punktów w debiutanckim sezonie, sięgając swojego dziewiętnastego takiego występu.
5 lutego 2018 roku Donovan Mitchell zastąpił kontuzjowanego Aarona Gordona w konkursie wsadów NBA 2018, zdobywając 48 i 50 punktów w pierwszej rundzie, a potem 50 i 48 punktów w rundzie finałowej, co uczyniło go pierwszym debiutantem od czasów Zacha LaVine'a, który wygrał ten konkurs.