Nel 1960 affiancò il marito Robert Wagner in "I giovani cannibali" di Michael Anderson.
La svolta nella sua carriera avvenne nel 1961 con il "musical" "West Side Story" di Robert Wise e Jerome Robbins, vincitore di 10 Oscar, ove venne doppiata nelle parti cantate da Marni Nixon, e il drammatico "Splendore nell'erba" di Elia Kazan, ove recitò al fianco dell'esordiente Warren Beatty, che le valse la seconda delle sue tre candidature al premio Oscar e che rimane probabilmente la sua migliore interpretazione.
Negli anni seguenti apparve in pellicole di vario genere, come "Strano incontro"  di Robert Mulligan, accanto a Steve McQueen, "Donne, v'insegno come si seduce un uomo"  di Richard Quine, ove recitò insieme a Tony Curtis, Henry Fonda e Lauren Bacall, "La grande corsa"  di Blake Edwards, con Jack Lemmon e nuovamente Curtis, "Lo strano mondo di Daisy Clover"  di Robert Mulligan, con Robert Redford, "Questa ragazza è di tutti"  di Sydney Pollack, ancora in coppia con Redford.
Secondo Wagner, quando andò a letto, Wood non c'era: egli ammise anche di aver avuto una discussione con lei prima che scomparisse.