Nel 2008, dopo una serie di 34 vittorie consecutive, e con la vittoria ai mondiali indoor disputatisi a Valencia, con la misura di 2,03 metri, arriva come favorita ai Giochi olimpici di Pechino, ma viene battuta dalla belga Tia Hellebaut. Per tutta la gara la Vlašić è l'unica a non commettere errori, saltando tutte le misure al primo tentativo fino alla misura di 2,05 metri quando fallisce il primo tentativo. Supera la misura al secondo salto, ma la Hellebaut ci riesce al primo. Vlašić prova ad eguagliare il suo primato personale di 2,07 metri per ottenere l'oro, ma fallisce i tre salti. Ottiene solo un argento e diventa così la prima atleta croata a vincere una medaglia olimpica nell'atletica leggera.