Trong giai đoạn chuẩn bị cho giải đấu AFF Cup 2020, vị trí thủ môn khiến thầy Park Hang Seo khó xử khi mà Văn Toản và Văn Lâm đều chấn thương, lão tướng Tấn Trường lại vướng nhiều lùm xùm bên ngoài sân cỏ. Do đó, không quá ngạc nhiên khi mà Nguyên Mạnh được gọi trở lại tuyển QG như một phương án dự phòng.
Vậy là 5 năm sau trận cầu thảm họa tại AFF Cup 2016, sự nghiệp của thủ môn quê Đô Lương, Nghệ An đã sang một trang mới. Ở trận đấu ra quân gặp Lào, Nguyên Mạnh không có nhiều cơ hội thể hiện phần vì đối thủ không có trình độ tương xứng. Nhưng sau cả 3 trận đấu đầu tiên của ĐT Việt Nam tại AFF Cup 2020 (gặp Lào, Malaysia và Indonesia) thì thủ môn biên chế CLB Viettel đều chơi rất ổn định. "Golden Stars" vẫn chưa thủng lưới bàn nào trong suốt thời gian mà Nguyên Mạnh trấn giữ.
Sau những nỗ lực hết mình của Nguyên Mạnh vào thành công chung của nhà đương kim vô địch, trang chủ AFF Cup đã chọn anh vào danh sách đề cử Thủ môn xuất sắc nhất vòng bảng. Sánh vai cùng thủ môn sinh năm 1991 là những người đồng nghiệp gồm Chatchai Budprom (Thái Lan), Kevin Hansen (Philippines), Junildo (Timor Leste), Hassan Sunny (Singapore).
Trang chủ AFF Cup đồng thời cũng dành nhiều câu từ ngợi khen màn trình diễn của thủ môn 30 tuổi: "Anh ấy không phải thi đấu quá vất vả như những người đồng nghiệp khác tại giải đấu lần này. Nhưng màn trình diễn của anh ấy cho thấy sự hiệu quả, vô hiệu hóa các cú sút góp phần bảo vệ khung gỗ đội nhà. Nguyên Mạnh đã bắt chính 3 trong 4 trận của ĐT Việt Nam và anh không phải vào lưới nhặt bóng lần nào".
Đánh bại Campuchia với tỷ số 4-0 ở lượt trận cuối cùng vòng bảng, ĐT Việt Nam đã chính thức giành vé góp mặt ở bán kết AFF Cup 2020 với vị trí nhì bảng B. Thử thách tiếp theo của thầy trò huấn luyện viên Park Hang Seo là tuyển Thái Lan, đội đã giành được ngôi nhất bảng A. Với sự ổn định đang được duy trì, thủ môn Nguyên Mạnh hoàn toàn có thể giành suất bắt chính ở Bán kết.
