Öt nappal később az egyesület profi szerződést ajánlott neki, és Benzema három évre írt alá a Lyonhoz - a szezon hátralévő részében azonban továbbra is főleg a korosztályos gárdában, illetve a tartalékok között játszott.
A következő idényben is hasonló volt a helyzet, de abban a szezonban a fiatal tehetségnek végre sikerült megszereznie első találatát a felnőttek között - és előbb volt eredményes a Bajnokok Ligájában, mint a francia pontvadászatban. A BL utolsó csoportkörében a Lyon már biztos továbbjutóként lépett pályára a Rosenborg ellen, és így Gérard Houllier lehetőséget adott a saját nevelésű fiataloknak, akik nem is okoztak csalódást: Benzema és Ben Arfa is eredményes volt, az OL pedig 3-0-ra nyert.
A bajnokságban pár hónapot még várnia kellett az első góljára, ami az Ajaccio elleni találkozón született meg, de az idény végén Benzema is kétszeres bajnoknak mondhatta magát - a Lyon pedig máris meghosszabbította szerződését, amely immár 2010-ig volt érvényes.
A következő idényben pedig az ifjú csatár lassan a Lyon meghatározó játékosává vált. Pazarul kezdte a szezont, hiszen rögtön az első fordulóban betalált, majd a Nice ellen duplázni tudott, a Dinamo Kijev elleni BL-meccsen pedig szintén nagyon fontos gólt lőtt, aminek köszönhetően Raymond Domenech meghívta a nagyválogatottba.
Az U21-es válogatottban is alapember volt (a felső sorban balról a harmadik Benzema)
A bemutatkozás akkor ugyan egy sérülés miatt elmaradt (a Valenciennes elleni találkozón izomszakadást szenvedett, és majd három hónapot kellett kihagynia), de visszatérését követően ott folytatta, ahol korábban abbahagyta. Ugyan a pontvadászatban tavasszal csak egy gólt lőtt, de Domenech ezzel együtt sem felejtette el, és az osztrákok elleni barátságos találkozón nem csak hogy meghívta a keretbe, hanem a kezdő tizenegyben szavazott neki bizalmat - és Benzema ezt győztes góllal hálálta meg. Az algériaiak legnagyobb bánatára, ugyanis az afrikai ország szövetsége is megpróbált lecsapni rá, és szintén meghívót küldött neki...