Byli na fali
W latach 80. kapela z powodzeniem kontynuowała działalność i wydała kolejne ciepło przyjęte longplaye: "Long After Dark" (1982), "Southern Accents" (1985) "Let Me Up (I've Had Enough)" (1987). W lipcu 1985 r. pojawiła się w Filadelfii na John F. Kennedy Stadium w ramach legendarnych już dziś koncertów Live Aid. W 1988 r. Tom wszedł w skład supergrupy Traveling Wilburys, którą obok niego tworzyli jeszcze George Harrison, Jeff Lynne, Roy Orbison i Bob Dylan.
W maju tego roku muzycy zamknęli się w studiu, gdzie zarejestrowali materiał na debiutancki album, który ukazał się kilka miesięcy później pod tytułem "Traveling Wilburys Vol. 1". Krążek został bardzo ciepło przyjęty, przyniósł zespołowi także statuetkę Grammy. Niestety, w grudniu 1988 r. na zawał serca zmarł Orbison, w przededniu kręcenia teledysku do utworu "End of the Line". Po jego odejściu formacja zrealizowała jeszcze jeden longplay, celowo zatytułowany "Traveling Wilburys Vol. 3". W trakcie krótkiego żywota bandu, artystom nie udało się nigdy wyruszyć w trasę koncertową.
- Myślę, że mogłoby to wypalić, gdybyśmy chcieli. Wiele razy o tym rozmawialiśmy, ale nie sądzę, żeby ktokolwiek z nas myślał o tym na poważnie - wspominał Tom po latach.
Pomiędzy ukazaniem się albumów Traveling Wilburys, Petty zrealizował także pierwszy autorski krążek "Full Moon Fever", który okazał się jego największym przebojem w karierze - tylko w Stanach wykupiono pięć milionów egzemplarzy.