Der kanadische Eishockeyverband Hockey Canada berief Flatley daraufhin nach Abschluss seines Studiums in den erweiterten Olympiakader, womit er zunächst die Weltmeisterschaft 1983 in Deutschland bestritt, die ebenfalls mit dem Gewinn der Bronzemedaille endete. Die Saison 1983/84 absolvierte der Stürmer ebenfalls mit dem "Team Canada", die mit der Teilnahme am Olympischen Eishockeyturnier ihren Höhepunkt fand. Dieses schlossen die Kanadier auf dem vierten Platz ab, während Flatley in sieben Einsätzen auf sechs Scorerpunkte kam. Bei der Weltmeisterschaft im Jahr zuvor war er noch punktlos geblieben.