Sin embargo, nunca pudo tener una continuidad prolongada en ellos, ya que las instalaciones de los clubes se encontraban muy lejos del lugar en donde vivía (Renca).
En su estadía en la filial logró anotar goles a San Marcos de Arica[21] y Universidad Arturo Prat.
Ese partido lo ganó la «U» por 5-1, y el último tanto para los "azules" lo marcó Eduardo Vargas, redondeando una buena actuación de su equipo.
Posteriormente, tuvo una buena participación en el Torneo de Apertura 2017, donde logró anotar 7 goles, llegando a una nueva final.
En la Copa MX se mantuvo como titular, anotando goles clave para llegar hasta cuartos de final, donde fueron eliminados por Pachuca.
Ante la llegada de una nueva fecha FIFA, Vargas se alistaba para regresar a su selección para unos partidos amistosos contra Japón y Corea del Sur, pero Reinaldo Rueda decidió no citarlo para esos encuentros.
Pese a las molestias, Vargas fue titular el 26 de mayo, donde se alzó como campeón al empatar sin goles contra los leones.
[47] Integró la selección nacional de Chile sub-18 que se coronó campeón en el torneo João Havelange, realizado en México.
[48][49] También marcó 2 goles en un amistoso contra una selección juvenil de Argentina en Buenos Aires en septiembre del mismo año.
En las semifinales batieron a Costa de Marfil por 2-1, duelo en el que Vargas ingresó al minuto 70 por Fabián Orellana.
[53] En la Final se midieron contra el local Francia en el Estadio Mayol, y a diferencia del año pasado, ahora si lograron vencer en la final por 1-0 con solitaria anotación de Gerson Martínez al anfitrión Francia y en su casa (que contaba con jugadores como Étienne Capoue, Younousse Sankharé, Bakary Sako y Moussa Sissoko, entre otros), para coronarse campeones por primera vez del torneo amistoso.
Recién en el tercer y último duelo del Grupo B contra Dinamarca, pudo debutar en esta edición al ingresar en el entretiempo por Carlos Muñoz jugando 40 minutos en la igualdad 1-1 contra los europeos y así por tercera edición consecutiva acabaron primeros su Grupo con 7 puntos.
En el primer duelo, Vargas marcó el segundo tanto chileno al minuto 20 tras una habilitación de Alexis Sánchez y luego quitarse a Iker Casillas para marcar a la vez su primera anotación por la selección adulta, fue reemplazado al minuto 58 por Felipe Seymour por cansancio físico tras hacer un gran partido.
Fue convocado por Juan Antonio Pizzi para disputar la primera edición del torneo amistoso denominado China Cup en el que Edu fue de los seleccionados que aportaría experiencia a una selección de proyección y debutantes junto a Jean Beausejour, Jose Pedro Fuenzalida, Carlos Carmona Tello y Cristopher Toselli.
[74] En semifinales se midieron ante Perú, Vargas marcó el primer gol chileno al minuto 41 tras capturar un remate que dio en el palo de Alexis Sánchez, luego al 60 de partido Gary Medel marcó un autogol tras intentar despejar un centro peruano, solo 3 minutos después Vargas saco zapatazo desde 25 metros sorprendiendo al meta Pedro Gallese para que Chile ganase 2-1 y se metiera en la final tras 28 años, Vargas fue elegido el Jugador del Partido.
Esto le valió ser suplente en el segundo duelo contra Bolivia, que acabó en triunfo 2-1 y Vargas ingresó al 57' por Mauricio Pinilla.
Recuperó la titularidad en el último partido del Grupo contra Panamá y respondió marcando 2 goles y dando 1 asistencia a Alexis Sánchez en el triunfo 4-2 sobre los caribeños, así Chile se clasificaba a la segunda fase como segundos con 6 puntos detrás de Argentina.
[83] En semifinales se enfrentaron ante Colombia al cual vencieron por 2-0 para clasificarse por segundo año consecutivo a la final del torneo continental.
[84] Vargas jugó los 6 partidos de Chile en la Copa América Centenario marcando 6 goles y dando 1 asistencia en los 476 minutos que jugó, siendo nuevamente el goleador del equipo en un torneo continental y además de nuevamente conformar parte del Equipo Ideal.
En el segundo partido igualaron 1-1 contra los campeones del mundo de ese entonces Alemania, Vargas fue titular saliendo al minuto 81 por Martín Rodríguez.
[89] En la Final se midieron contra Alemania en el Estadio Krestovski de San Petersburgo y perdieron por la cuenta mínima tras error de Marcelo Díaz, por su parte Vargas tuvo un regular encuentro recibiendo amarilla al 75' y saliendo al minuto 80 por Edson Puch.
En las semifinales enfrentaron a Perú en el Arena do Gremio cayendo por un claro 3-0 y además Vargas falló un lanzamiento penal al minuto 90+5' intentándola "picar", siendo contenida con mucha facilidad por Pedro Gallese.
En el primer partido de clasificatoria contra los argentinos, Vargas ingresó al minuto 54 por un opacó Mauricio Pinilla y poco pudo hacer en la derrota 1-4 en Buenos Aires.
[96] En la quinta fecha clasificatoria vencieron por 2-0 a Bolivia en el Estadio Hernando Siles de La Paz, Vargas fue alternativa e ingresó al minuto 79 por Humberto Suazo.
Tres días antes del partido contra Venezuela en Puerto La Cruz por la sexta fecha, junto a su compañero Gary Medel fueron castigados con 1 partido de sanción por el entrenador Claudio Borghi, tras ser sorprendidos saliendo a las 04:00 AM de un local nocturno.
Por la Fecha 17 en la igualdad 3-3 contra Colombia en Barranquilla no tuvo un gran partido y salió al minuto 69 por Francisco Silva.
Lograron clasificarse al Mundial de Brasil en la última fecha al vencer 2-1 a Ecuador en el Estadio Nacional con anotaciones de Alexis Sánchez y Gary Medel, Vargas fue titular y jugó hasta el minuto 86 siendo reemplazado por Jean Beausejour.
En septiembre, ya con mejor nivel, volvió a ser convocado por Lasarte para disputar la triple fecha ante Brasil, Colombia y Ecuador.
En octubre, Vargas se lesionó por lo cual no pudo disputar la siguiente triple fecha (contra Paraguay, Perú y Venezuela), sin embargo su ausencia no fue preocupante, ya que la selección logró ganar después de varios partidos con un gran nivel de los delanteros Alexis Sánchez, Ben Brereton y Jean Meneses.
Posteriormente se lesionó y no pudo ser alternativa para la última fecha contra Uruguay donde Chile quedó eliminado al caer por 2 a 0.