Fa il suo debutto olimpico nei Giochi del 1984 a Los Angeles, dove malgrado l'assenza di Unione Sovietica, Ungheria e Cuba per il boicottaggio l'Italia si deve accontentare del 7º posto. Fiorillo è comunque il vice-cannoniere della manifestazione con 19 gol dietro al fuoriclasse spagnolo Manuel Estiarte. L'anno successivo arriva la 4ª piazza agli Europei di Sofia e i quinti posti nella Coppa del Mondo a Duisburg e alle Universiadi di Kobe. Il Settebello si riscatta ai Mondiali del 1986 di Madrid con il 2º posto dietro alla Jugoslavia, che si impone in finale per 12-11 dopo 4 tempi supplementari.