Méxicon 1968 olympiakarsintojen jälkeen maajoukkueen päävalmentajaksi tuli Robert Petersen. Pääasiassa hänen alaisuudessaan Mahlamäki toimi maajoukkueen kapteenina vuodet 1972–1977. Mahlamäki edusti Suomea vuoden 1977 EM-kilpailuissa, joissa hän teki keskimäärin 6,6 pistettä ottelua kohden. Pisteiden valossa turnauksen parhaassa ottelussaan hän teki 18 pistettä Tšekkoslovakiaa vastaan. Mahlamäki päätti maajoukkueuransa EM-kilpailuihin tehtyään lopettamispäätösensä jo ennen lopputurnausta perhe- ja toimeentulosyistä.. Kaiken kaikkiaan Mahlamäki pelasi miesten maajoukkueessa 134 ottelua.