En 2017, Ray est pour la première fois invité au match des étoiles et s'impose avec les Diamondbacks: en 162 manches lances, sa moyenne de points mérités se chiffre à 2,89. Il remporte 15 victoires contre 5 défaites en 28 départs.
Le lors du match 1 des séries de division de la ligue américaine, les Mariners de Seattle mènent 7-5 face aux Astros de Houston quand, dans le bas de la 9e manche, Robbie Ray, avec deux retraits et deux coureurs sur bases, concède un circuit face à Yordan Álvarez, permettant aux Astros de remporter le match 8-7. Les Mariners perdent les deux matchs suivants et sont alors éliminés.
