Vid NHL Entry Draft 2014 valdes Vrána i den första rundan, som nummer 13 totalt av Washington Capitals. 2015 gjorde han debut för Capitals farmarlag, Hershey Bears i AHL. &lt;a href="National%20Hockey%20League%202016/2017"&gt;Säsongen 2016/17&lt;/a&gt; gjorde han NHL-debut, och slog sig in i laget ordentligt &lt;a href="National%20Hockey%20League%202017/2018"&gt;säsongen 2017/18&lt;/a&gt; då han också blev Stanley Cup-mästare. Vrána tillhörde Capitals fram till april 2021 då han blev bortbytt till Detroit Red Wings.