Vrána prišiel do Detroitu počas sezóny 2020/2021 spoločne so slovenským útočníkom Richardom Pánikom z Washingtonu v rámci výmeny za kanadského útočníka Anthonyho Manthu. Český útočník mal po sezóne štatút obmedzeného voľného hráča, a keďže sa s klubom dlho nevedel dohodnúť na novom kontrakte, prihlásil sa na arbitráž. Tú mal naplánovanú na 11. august, no napokon s klubom našiel kompromis.

Vrána doteraz odohral za Detroit 11 zápasov, v ktorých získal 11 bodov za 8 gólov a 3 asistencie. Najviac sa zaskvel 23. apríla, keď proti Dallasu strelil 4 góly pri víťazstve 7:3. V NHL doteraz odohral celkovo 333 zápasov, v ktorých získal 176 kanadských bodov. V roku 2018 získal s Washingtonom Stanleyho pohár.