Le , à quelques jours du début d'une nouvelle saison, les Phillies échangent Willie Hernández et le joueur de premier but Dave Bergman aux Tigers de Detroit en retour du voltigeur Glenn Wilson et du premier but et receveur John Wockenfuss. Hernández connaît à Detroit la meilleure saison de sa carrière, couronnée par la conquête de la Série mondiale 1984 par les Tigers et la récolte de deux honneurs individuels d'importance. Avec neuf victoires, trois défaites, 32 sauvetages et une moyenne de points mérités de 1,92 en 140 manches et un tiers lancées, Hernández remporte le trophée Cy Young remis au meilleur lanceur de la Ligue américaine. Il est préféré à Dan Quisenberry de Kansas City même si ce dernier réussit 12 sauvetages de plus pour mener la ligue. En saison régulière, Hernández mène tous les lanceurs du baseball avec 80 parties jouées. Il ajoute le titre du joueur par excellence de la saison dans l'Américaine, un prix habituellement décerné à un joueur de position et assez rarement à un lanceur. De plus, parmi les releveurs, seuls Jim Konstanty, Rollie Fingers, Hernández et plus tard Dennis Eckersley ont reçu cet honneur. À l'automne 1984, le releveur des Tigers ne donne qu'un point en quatre manches (pour une moyenne de 2,25) et protège l'une des victoires de son équipe en trois sorties dans la Série de championnat face aux Royals de Kansas City. En Série mondiale, il maintient une moyenne de points mérités de 1,69 en cinq manches et un tiers. Lançant dans trois parties de la finale face aux Padres de San Diego, il protège deux victoires des Tigers, dont celle qui assure le titre dans le cinquième duel auquel il met fin en retirant la vedette Tony Gwynn.