Den 26-årige amerikanen är känd för sin stil och fashionabla röda mattan-look. På Vogues oktoberomslag, en plåtning arrangerad av redaktören Edward Enninful, bär han en paljettprydd kavaj och ett pärlhalsband.
Enninful säger till BBC att han väntat på att "ögonblicket skulle kännas rätt" att för första gången i modemagasinets 106-åriga historia placera en man solo på omslaget.
Han beskriver Timothée Chalamet som en ung skådespelare på toppen av sin tidiga karriär och gör jämförelser med både James Dean och Leonardo DiCaprio – där Chalamet tillhör en ny generation som gör upp med gammaldags föreställningar om maskulinitet.
Det skapades även rubriker världen över när den tidigare "One Direction"-medlemmen Harry Styles år 2020 dök upp på systertidningen amerikanska Vogues omslag iförd klänning.
Timothée Chalamet slog igenom 2017 i "Call me by your name" som också gav honom en Oscarsnominering, och har även bland annat gjort huvudrollen i Denis Villeneuves "Dune".
Nu är han aktuell i den romantiska kannibalfilmen "Bones and all" som hade premiär på Venedigs filmfestival och nästa år ska han spela chokladfabrikschefen Willy Wonka i en musikal om karaktärens tidiga liv.
I intervjun med brittiska Vogue avslöjar Timothée att tidigare nämnde DiCaprio gett honom två enkla karriärråd när de arbetade tillsammans på Netflix dramakomedi "Don't look up".
"Inga tunga droger och inga superhjältefilmer", lär DiCaprio ha sagt till honom.