Im Laufe der folgenden Spielzeiten erhielt Mrázek mehr und mehr Spielzeit in der NHL, bis er sich in der Saison 2015/16 endgültig als Stammtorhüter der Red Wings etablierte und somit Jimmy Howard verdrängte. Nach knapp fünfeinhalb Jahren in der Organisation der Red Wings wurde der Tscheche allerdings im Februar 2018 an die Philadelphia Flyers abgegeben, die damit auf die Verletzungen von Brian Elliott und Michal Neuvirth reagierten. Im Gegenzug erhielt Detroit mindestens ein Viertrunden-Wahlrecht für den NHL Entry Draft 2018, das bis auf ein Wahlrecht für die zweite Runde aufgewertet werden könnte, je nachdem, wie die Flyers in den Playoffs abschneiden und wie viele Partien Mrázek dabei gewinnt. Außerdem sollte ein weiteres Drittrunden-Wahlrecht im NHL Entry Draft 2019 nach Detroit gehen, falls der Torwart nach der Saison 2017/18 einen neuen Vertrag in Philadelphia unterzeichnet. Dies erfüllte sich in der Folge nicht, da Mrázek im Juli 2018 als Free Agent zu den Carolina Hurricanes wechselte.