Op de Olympische Spelen van 1984 in Los Angeles kwam Lillak in haar tweede, tevens laatste, geldige poging tot 69,00 en won hiermee een zilveren medaille achter Tessa Sanderson (goud) en voor Fatima Whitbread (brons). Opmerkelijk was dat Lillak deze prestatie leverde, terwijl zij werd gehinderd door een gebroken botje in haar voet. Op de EK van 1986 behaalde ze met 66,66 een vierde plaats. Op de WK van 1987 in Rome won Whitbread opnieuw de wedstrijd en moest Tiina Lillak met 66,82 genoegen nemen met een zesde plaats. Op de Olympische Spelen van 1988 in Seoel wist ze zich met 60,06 net niet te kwalificeren voor de finale.