Han spillede den tilbagevendende karakter Marty i ti episoder af Gilmore Girls i fjerde, femte og syvende sæson, efter at han blev opdaget af medskaberne af Gilmore Girls, Amy Sherman-Palladino og Dan Palladino, mens han arbejdede som tjener på Mercer Kitchen i SoHo.

Wilcox har også medvirket i Goodman Theater-opsætningen af Elizabeth Spencers novelle The Light in the Piazza som Fabrizio sammen med Celia Keenan-Bolger som Clara, og i off-Broadway-opsætningen af The Great American Trailer Park Musical i 2005 som Leo/Duke. I 2006 optrådte han i Roundabout Theatre Companies off-Broadway-adaption af Suddenly Last Summer, et Tennessee Williams-stykke, som George Holly; Carla Gugino og Blythe Danner medvirkede også i projektet.

Han har en lille rolle i filmen Interview med Steve Buscemi og Sienna Miller, der havde amerikansk premiere på Sundance Film Festival i 2007. Wayne spillede også den voksne Alexander Ashbrook i Coram Boy, en Broadway-version af den succesfulde produktion fra 2006 fra National Theater of London, som havde premiere i maj 2007.

I 2011 var han med i The Normal Heart.

For han flyttede til Broadway, film og tv, var han en del af Tim Hanes’ Kids Unlimited i Knoxville, TN.

Han var Sydney Chaplin i Chaplin: the Musical i 2012.

Fra april-juni 2015 var han med i premieren på Paul Gordons Sense and Sensibility på Chicago Shakespeare Theatre, hvor han oprindeligt spillede rollen som Edward Ferrars.

I 2018 spillede han karakteren Ray i en webserie, Only Children, for hvilken han blev nomineret for Best Lead Actor- Drama ved 2019 Indie Series Awards.