So hatte sie ihre erste Rolle bereits 1919 als Zwölfjährige. 1923 hatte sie in "Gasoline Love" ihren ersten offiziellen Auftritt mit Namensnennung. Doch es dauerte weitere zwei Jahre bevor ein weitere Film mit ihr entstand: "The Coast Patrol". Es folgten weitere Rollen, häufig in Hal-Roach-Komödien und Stummfilm-Western als blonde Heldin. 1926 wurde sie - gemeinsam mit Janet Gaynor und Mary Astor - als eine von 13 Hoffnungsträgerinnen des Film erkoren.
Ihre erste wirklich große und erfolgreiche Hauptrolle war die der Mitzi Schrammell in Erich von Stroheims Großproduktion "Hochzeitsmarsch" (der Film wurde erst 1928 herausgebracht). Danach ging es Schlag auf Schlag: Fay Wray bekam eine Hauptrolle nach der anderen, drehte unter der Regie des Schweden Mauritz Stiller auch mit Emil Jannings und meisterte auch den Übergang zum Tonfilm - im Gegensatz zu vielen Kollegen - sehr erfolgreich. Es folgten Werke wie "Vier Federn" - hier war schon die halbe "King Kong"-Crew beteiligt - und Josef von Sternbergs "Sie nannten in Thunderbolt" (beide 1929).
Anschließend hatte sie mit einigen frühen Horrofilmen - heute allesamt Klassiker - größten Erfolg: "Graf Zaroff - Genie des Bösen", "Doctor X" (beide 1932), "Vampire Bat", "Das Geheimnis des Wachsfigurenkabinetts" und schließlich "King Kong und die weiße Frau" (alle 1933). Vor allem der Letztgenannte schrieb nicht nur dank der brillanten Tricksequenzen von Willis H. O'Brien Kinogeschichte. Denn auch Fay Wray hat hier während der Schifffahrt eine Szene in der sie sich mit einem hauchdünnen Nachthemd präsentiert, das mehr zeigt als es verhüllt. Dies rief natürlich kritische Moralapostel auf den Plan und so fehlt in einigen Fassungen diese Szene tatsächlich auch.
Parallel zu den Horrorwerken drehte sie aber auch überdurchschnittliche Filme wie etwa "Master Of Men" (1933) an der Seite von Gary Cooper. Doch danach sank ihr Stern kontinuierlich, Angebote wurden rar und die "Scream Queen" fand sich bald in Low-Budget-Produktionen wieder.
1939 ließ sich sich nach 11-jähriger Ehe von Drehbuchautor John Monk Saunders, der Vater ihrer Tochter Susan, scheiden und ihre Karriere schien ebenso am Ende wie ihre Ehe. 1942 heiratete sie Robert Riskin (ebenfalls ein Drehbuchautor - mit ihm hatte Fay Wray die beiden weiteren Kinder Robert und Vicky) und nahm gleichzeit Abschied vom Kino. Erst ab 1953 übernahm sie wieder Rollen in Kino- und TV-Filmen, gefolgt von Auftritten in TV-Serien. So spielte sie etwa Natalie Woods Mutter in der TV-Produktion "The Pride Of The Family" (1953).
Ihre letzte Rolle hatte sie 1980 in dem TV-Movie "Der Fall Gideon" neben Henry Fonda. Im hohen Alter geht sie zwar nicht mehr dem Schauspielgewerbe nach, erweist sich aber immer noch als äußerst aktiv. Denn wer fährt mit über 90 noch selbst Auto? Außerdem hatte sie häufig noch Auftritte in Dokumentationen über die Filmgeschichte. Denn sie ist und bleibt die einzig wahre "Scream Queen", auch wenn sie dadurch ihr wahres Potential vielleicht nicht unter Beweis stellen konnte, weil man sie zu sehr auf diese Rolle fixierte.
1998 - also im Alter von 90 Jahren trat sie zum 70sten Geburtstag des Oscars bei der alljährlichen Oscar-Verleihung auf und wurde von dem damaligen Confrencier Billy Crystal als "legendäre Fay Wray" angekündigt. Zu ihrem Verhältnis zu "King Kong" sagte sie einst: "Auf der Premiere von "King Kong" war ich eigentlich nicht sonderlich beeindruckt, denn ich dachte, dass es im Film viel zu viel Geschrei gibt. Ich habe damals nicht realisiert, dass King Kong und ich für den Rest unseres Lebens und vermutlich darüber hinaus untrennbar miteinander verbunden sein werden." Was nur wenige wissen: Fay Wray schrieb zahlreiche Theatstücke und Stories. 1989 brachte sie unter dem Titel "On The Other Hand" ihre Autobiografie heraus. Mit dem Titel spielte sie natürlich auf ihre Szene in der Hand von King Kong an.
Weitere Filme mit Fay Wray: "Isn't Life Terrible", "Chasing The Chaser", "Unfriendly Enemies", "Your Own Back Yard", "Moonlight And Noses", "Should Sailors Marry?", "What Price Goofy" (alle 1925), "One Wild Time", "Don Key", "Don't Shoot", "The Man In The Saddle", "The Wild Horse Stampede", "Lazy Lighting" (alle 1926), "Loco Luck", "A One Man Game", "Spurs And Saddles" (alle 1927), "Das Geschwader des Todes", "Der König von Soho", "Das Geheimnis des Piraten" (alle 1928), "Pointed Heels" (1929), "Behind The Make-Up", "Paramount-Parade", "Das Verbrechen von Buenas Terras", "Goldgräber in Not", The Sea God", "Captain Thunder" (alle 1930), "The Conquering Horde", "Drei gefährliche Gesellen", "The Slippery Pearls", "Helden der Luft", "The Finger Points", "The Lawyer's Secret", "The Unholy Garden" (alle 1931), "Stowaway" (1932), "Below The Sea", "Ann Carver's Profession", "The Woman I Stole", "Shanghai Madness", "The Big Brain", "One Sunday Afternoon", "The Bowery" (alle 1933), "Madame Spy", "The Countess Of Monte Christo", "Once To Every Woman", "Schrei der Gehetzten", "Alles liebt, alles lügt", "Black Moon", "The Richest Girl In The World", "Woman In The Dark", "Cheating Cheaters", "The Clairvoyant", "Bulldog Jack" (alle 1934), "White Lies", "Mills Of The Gods", "Come Out Of The Pantry" (alle 1935), "When Knights Were Bold", "They Met In A Taxi", "Roaming Lady" (alle 1936), "It Happend In Hollywood", "Murder In Greenwich Village" (beide 1937), "The Jury's Secret" (1938), "Navy Secrets", "Smashing The Spy Ring" (beide 1939), "Wildcat Bus" (1940), "Adam hatte vier Söhne", "Melody For Three" (beide 1941), "Not A Lasies' Man" (1942), "Im Reich des goldenen Condors", "Small Town Girl" (beide 1953), "Die Verlorenen", "Ehe in Fesseln", "Blutige Straße" (alle 1955), "Rock 'n' Roll" (1956), "Das war Mord, Mr. Doyle", "Tammy And The Bachelor" (beide 1957), "Summer Love" und "Dragstrip Riot" (beide 1958).
Außerdem hatte Fay Wray Gastautritte in folgenden TV-Serien: "Screen Directors Playhouse" (1956), "Kraft Television Theatre" (1958), "Alfred Hitchcock präsentiert" (1958 und 1959), "Perry Mason" (1958, 1959 und 1965), "77 Sunset Strip" (1960), "Hawaii-Fünf-Null" (1960) und "Wagon Train" (1962).