Während Fleury seine erste Saison mit den Pittsburgh Penguins in der NHL verbrachte, erhielt er im Dezember 2004 erneut eine Einladung zur U20-Weltmeisterschaft in Finnland. Gleich im Eröffnungsspiel verzeichnete er dabei ein Shutout, als das Team Canada den Gastgeber mit 3:0 besiegte. Nachdem die Mannschaft alle vier Vorrundenspiele gewonnen und Fleury dabei nur vier Gegentore kassiert hatte, stand sie erneut direkt im Halbfinale, wo sie Tschechien mit 7:1 besiegte. Im Finale kam es so mit der Begegnung Kanada gegen die USA zu einer Neuauflage des Halbfinals aus dem Vorjahr. Nachdem die Kanadier lange in Führung lagen, wurde Fleury im Schlussdrittel noch dreimal überwunden, sodass die USA am Ende 4:3 siegten. Fleury gewann damit seine zweite Silbermedaille in Folge.