Vainio aloitti arvokilpailu-uransa Montrealin olympialaisissa 1976, joissa hän osallistui 10 000 metrin juoksuun mutta karsiutui alkuerissä. Hän voitti 10 000 metrillä kultaa Prahan EM-kilpailuissa 1978 Suomen-ennätyksellä 27.30,99 ja saavutti samalla matkalla pronssia Ateenan EM-kisoissa 1982 ajalla 27.42,51. Hän sijoittui 5 000 metrillä Prahassa kuudenneksi silloisella ennätyksellään 13.29,7 ja Ateenassa kahdeksanneksi ajalla 13.33,69. Moskovan olympialaisissa 1980 Vainio oli 5 000 metrillä yhdestoista ja 10 000 metrillä kolmastoista.