Grał powtarzającą się postać Marty’ego na dziesięciu odcinkach Gilmore Girls w czwartym, piątym i siódmym sezonie po tym, jak został odkryty przez współtwórców Gilmore Girls Amy Sherman-Palladino i Dana Palladino podczas pracy jako kelner w Mercer Kitchen w SoHo.

Wilcox pojawił się również w produkcji Goodman Theater noweli Elizabeth Spencer The Light in the Piazza jako Fabrizio obok Celii Keenan-Bolger jako Clary, oraz w off-Broadway’owej produkcji The Great American Trailer Park Musical w 2005 roku jako Leo/Duke. W 2006 roku występował w Roundabout Theatre Companies off-Broadway adaptacji Suddenly Last Summer, sztuki Tennessee Williamsa, jako George Holly; Carla Gugino i Blythe Danner również wystąpiły w tym projekcie.

Ma małą rolę w filmie Interview ze Stevem Buscemi i Sienną Miller, który miał swoją amerykańską premierę na Festiwalu Filmowym Sundance w 2007 roku. Wayne zagrał również Dorosłego Alexandra Ashbrooka w Coram Boy, broadwayowskiej wersji udanej produkcji National Theater of London z 2006 roku, która została otwarta w maju 2007 roku.

W 2011 roku wystąpił w filmie The Normal Heart.

Przed przejściem na Broadway, do filmu i telewizji, był częścią Tim Hanes’ Kids Unlimited w Knoxville, TN.

Był Sydneyem Chaplinem w Chaplin: the Musical w 2012 roku.

Od kwietnia do czerwca 2015 roku występował w premierze Sense and Sensibility Paula Gordona w Chicago Shakespeare Theatre, wywodząc się z roli Edwarda Ferrarsa.

W 2018 roku wcielił się w postać Raya w serialu internetowym Only Children, za którą został nominowany w kategorii Best Lead Actor- Drama na 2019 Indie Series Awards.

.