Bei den Weltmeisterschaften 1983 in Helsinki erreichte Vainio vor heimischem Publikum auf beiden Langstrecken das Finale, jeweils als einziger Finne. Im 10.000-Meter-Finale lösten sich 400 Meter vor dem Ziel fünf Läufer vom Rest der Spitzengruppe. Werner Schildhauer und Hansjörg Kunze aus der DDR versuchten sich gemeinsam mit Vainio von Cova und dem Tansanier Gidamis Shahanga zu lösen, was nicht gelang. Unmittelbar vor dem Ziel überspurtete Cova die beiden Läufer aus der DDR, Vainio wurde in 28:01,37 min mit 33 Hundertstelsekunden Rückstand auf Cova Vierter. Das 5000-Meter-Finale fand fünf Tage später statt. Nach langsamem Rennverlauf übernahm im Spurt Dmitri Dmitrijew aus der Sowjetunion die Führung, wurde aber auf der Zielgeraden vom Iren Eamonn Coghlan überlaufen. Schildhauer gewann einmal mehr Silber, und Vainio sicherte sich mit einem Hechtsprung ins Ziel die Bronzemedaille vor Dmitrijew.