Ve čtvrté, páté a sedmé sérii seriálu Gilmorova děvčata hrál v deseti epizodách postavu Martyho, kterého objevili spolutvůrci Gilmorových děvčat Amy Sherman-Palladino a Dan Palladino, když pracoval jako číšník v Mercer Kitchen v SoHo.

Wilcox se také objevil v Goodmanově divadelní inscenaci novely Elizabeth Spencerové Světlo na náměstí jako Fabrizio po boku Celie Keenan-Bolgerové v roli Clary a v mimobroadwayské inscenaci The Great American Trailer Park Musical v roce 2005 jako Leo/Duke. V roce 2006 účinkoval v off-broadwayské adaptaci hry Tennesseeho Williamse Suddenly Last Summer od Roundabout Theatre Companies v roli George Hollyho; v projektu hrály také Carla Gugino a Blythe Danner.

Má malou roli ve filmu Interview se Stevem Buscemim a Siennou Miller, který měl americkou premiéru na filmovém festivalu Sundance 2007. Wayne si také zahrál dospělého Alexandra Ashbrooka ve hře Coram Boy, broadwayské verzi úspěšné inscenace londýnského Národního divadla z roku 2006, která měla premiéru v květnu 2007.

V roce 2011 hrál ve hře The Normal Heart.

Předtím, než se přesunul na Broadway, k filmu a do televize, hrál ve hře Tima Hanese Kids Unlimited v Knoxville, TN.

V roce 2012 hrál Sydneyho Chaplina v Chaplin: The Musical.

Od dubna do června 2015 hrál v premiéře hry Paula Gordona Sense and Sensibility v Chicago Shakespeare Theatre, kde ztvárnil roli Edwarda Ferrarse.

V roce 2018 hrál postavu Raye v internetovém seriálu Only Children, za kterou byl nominován na cenu za nejlepší mužský herecký výkon v hlavní roli – drama na Independent Series Awards 2019.