משחקה בסרט זכה לביקורות נלהבות ביותר, היא זכתה בפרס אוסקר השני שלה בקטגוריית השחקנית הטובה ביותר, בפרס באפט"א לשחקנית הטובה ביותר בתפקיד ראשי, ובפרס מטעם "חוג מבקרי הקולנוע של ניו יורק" כשחקנית הטובה ביותר.
טנסי ויליאמס טען שוויוויאן לי הביאה למשחק שלה "כל דבר שהתכוונתי אליו, ועוד הרבה דברים שאפילו לא חלמתי עליהם". שנים רבות לאחר מכן אמרה ויוויאן לי שדמותה של בלנש דובואה "דחפה אותי לעבר הטירוף".
מחלה מתמשכת.
בשנת 1951 הופיעו לי ואוליבייה בשני מחזות שבמרכזם דמותה של קלאופטרה: מחזהו של ויליאם שייקספיר "אנטוניוס וקלאופטרה", ומחזהו של ג'ורג' ברנרד שו "קיסר וקלאופטרה". הם עלו לבמה מדי ערב תוך משחק בשני המחזות לסירוגין, וקיבלו ביקורות טובות. נוכח ההצלחה הם החליטו להציגן גם בניו יורק, שם הופיעו במשך עונה אחת בתיאטרון "זיגפילד" עד שנת 1952. רוב הביקורות היו חיוביות, אבל המבקר קנת' טיינאן הכעיס אותם כשציין שלוויוויאן לי כישרון בינוני שחייב את אוליבייה להתפשר על כישרונו שלו. ביקורתו הארסית של טיינאן כמעט וגרמה לוויוויאן לי להתמוטטות נפשית נוספת, אף על פי שמבקרים רבים אחרים ביקרו באופן חיובי את משחקה.
בינואר 1953 נסעה לי לציילון (כיום סרי לנקה) לצילומי הסרט "הליכת פיל", בו השתתף גם פיטר פינץ'. עם תחילת הצילומים היא לקתה בהתמוטטות עצבים, ואולפני סרטי פרמאונט נאלצו להחליפה באליזבת טיילור בת ה-20. אוליבייה החזירהּ לביתם שבאנגליה, שם אמרה לו לי, שהיא התאהבה בפיטר פינץ' ושהיה ביניהם רומן. בחודשים שלאחר מכן היא החלה להתאושש בהדרגה.
בשלב זה החלו בעיותיה הנפשיות של לי להיות תופעה מוכרת בין חבריהם של בני הזוג. כך לדוגמה, ציין דייוויד ניבן שהיא הייתה "מטורפת למדי", ונואל קאוורד הביע תהייה ביומנו האישי כשציין ש"העניינים לא היו כל כך טובים, ובערך משנת 1948 הם הידרדרו עוד יותר".
בחודשים הבאים היא הצליחה להתאושש ושיחקה בשנת 1953 יחד עם אוליבייה בסרט "הנסיך הנרדם", ובשנת 1955 הם הופיעו יחד במשך עונה שלמה במחזות "הלילה השנים עשר", "מקבת'" ו"טיטוס אנדרוניקוס". הם הופיעו באולמות מלאים, ופרט לביקורתו של טיינאן, הם זכו לביקורות טובות על משחקם. ככלל, מצבה הבריאותי היה יציב וטוב.
נואל קאוורד כתב עבורה את המחזה "בועת הים הדרומי", אך בשל הריונה באותה עת היא ויתרה על ההפקה. שבועות אחדים לאחר מכן היא הפילה את עוברה, ובמשך חודשים אחדים לאחר מכן הייתה שרויה בדיכאון עמוק. היא הצטרפה לאוליבייה למסע הופעות באירופה להצגת המחזה "טיטוס אנדרוניקוס", אך המסע השתבש בעטיין של ההתפרצויות התכופות שלה, גם כלפי אוליבייה וגם כלפי עמיתיה לעבודה. לאחר שובם ללונדון, נשאר בעלה הקודם, לי הולמן, דמות בעלת השפעה רבה בחייה, עם בני הזוג וסייע לשניהם להתמודד עם מצבה הנפשי.
בשנת 1958, כאשר ראתה בנישואיה עם אוליבייה יחסים שהגיעו לסיומם, החלה בקשר עם השחקן ג'ק מריווייל, שהכיר במצבה הבריאותי והבטיח לאוליבייה שידאג לה ויטפל בה. היא המשיכה ונחלה הצלחה מקצועית בשנת 1959 בקומדיה מאת נואל קאוורד "שמור על לולו", כשמבקר הטיימס מתאר אותה כ"יפה, שלווה באופן מענג ממש, ולאמיתו של דבר, היא הגברת של כל סיטואציה".
בשנת 1960 התגרשו לי ואוליבייה, ואוליבייה התחתן עם השחקנית ג'ואן פלורייט. באוטוביוגרפיה שלו הוא כתב על השנים שעברו עליהם כשברקע מחלתה של לי, ובין השאר ציין כי "במשך כל שנות השתלטותה של המפלצת הזו הקרויה דיכאון עליה, על כל מצבי הביניים והמצבים הקיצוניים שהגיעו בעטייה, הצליחה ויוויאן לי לשמר את החריפות האישית שלה ואת יכולתה להסתיר מעיני כולם, מלבדי, את מצבה הנפשי, עד כי אפילו לא נדרשתי כלל לבקש זאת ממנה".
ערוב ימיה ומותה.
ג'ק מריווייל אכן השפיע עליה לטובה וחייה עמו נהנו מיציבות נפשית רבה יותר, אך למרות שביעות הרצון שהפגינה היא צוטטה על ידי ראדי האריס באומרה לו בסוד שהיא "הייתה מעדיפה לחיות חיים קצרים עם לארי (אוליבייה) מאשר לעמוד מול חיים ארוכים בלעדיו". בעלה הראשון, לי הולמן, הקדיש לה אף הוא זמן ניכר. מריווייל הצטרף אליה לסיורה באוסטרליה, בניו זילנד ובאמריקה הלטינית, סיור שנמשך מיולי 1961 עד מאי 1962, שבמהלכו נהנתה לי מביקורות חיוביות גם ללא אוליבייה לצדה.
אף על פי שהמשיכה לסבול מהתקפות חוזרות ונשנות של דיכאון, היא המשיכה לעבוד בתיאטרון, ובשנת 1963 זכתה בפרס טוני בקטגוריית השחקנית הטובה ביותר בתחום המחזמר, על הופעתה בברודוויי במחזמר "טובריץ". בנוסף, הופיעה גם בסרטים "האביב הרומאי של גב' סטון" (1961) וב"ספינת השוטים (1965).
במאי 1967 ערכה לי חזרות לקראת הופעתה יחד עם מייקל רדגרייב במחזה "איזון עדין" מאת אדוארד אלבי, אלא שאז חלתה שוב בשחפת. לאחר מנוחה בת שבועות אחדים נראה היה שהתאוששה באופן סופי, אך בחצות הלילה של 7 ביולי 1967, כשמריווייל חזר לאחר הופעה במחזה ששיחק בו, הוא מצא אותה ישנה, אך כעבור כ-30 דקות הוא מצא את גופתה שרועה על רצפת חדר השינה ללא רוח חיים. ככל הנראה התמוטטה במהלך ניסיונה ללכת לחדר השירותים, בשל ריאותיה שהיו מלאות בנוזלים. מריווייל התקשר לאוליבייה, שבאותה עת היה מטופל בבית חולים קרוב בשל סרטן הערמונית ממנו סבל.
באוטוביוגרפיה שלו מתאר אוליבייה את ייסוריו עת עשה דרכו ב-8 ביולי 1967 לביתה של לי, רק כדי לגלות שמריווייל השכיב את גופתה במיטה. אוליבייה, לדבריו, חלק לה כבוד אחרון: "עמדתי וביקשתי מחילה על כל הרוע שצץ בינינו" בטרם החל לסייע למריווייל לערוך את סידורי ההלוויה.
גופתה נשרפה, ואפרה פוזר באגם שליד ביתה, בטיקרייג' מיל שליד בלקבויס, במזרח ססקס שבאנגליה. טקס האזכרה נערך בכנסיית "סנט מרטין בשדות", כשדברי ההספד נאמרו על ידי ג'ון גילגוד. בארצות הברית היא הפכה לשחקנית הראשונה שזכתה לאות כבוד מ"אגודת ידידי הספריות של אוניברסיטת דרום קליפורניה", והטקס נערך כטקס זיכרון על רקע הקרנתם של קטעים שונים מסרטיה, ודברי הספד מפיהם של חברים כדוגמת ג'ורג' קיוקור.
הערכה וביקורת.
ויוויאן לי נחשבה לאחת השחקניות היפות ביותר בתקופתה, ובמאים שעבדו עמה נהגו להדגיש את יופייה בסרטים שבהם לוהקה. כשנשאלה האם יופייה היה לה לרועץ, השיבה, "אנשים חושבים שאם את נראית טוב למדי, אז את לא יכולה לשחק. אבל בשל העניין המוחלט שלי במשחק עצמו, אני חושבת שהיופי יכול להפוך למכשול אם באמת תרצי להיראות כמו הדמות שאותה את משחקת, שהיא לא ממש כמוך".
ג'ורג' קיוקור אמר שוויוויאן לי הייתה "שחקנית מושלמת שהיופי שלה עיכב בעדה", ולורנס אוליבייה אמר שעל המבקרים "לתת לה קרדיט על היותה שחקנית ולא להיגרר אחר שיפוט שמושפע מיופייה". גרסון קאנין היה שותף לדעה הזו, והוא תיאר אותה כ"בחורה חתיכה בעלת יופי מרשים, שלעיתים קרובות מאפיל על ההישגים המדהימים שלה כשחקנית. לעיתים נדירות יופי רב כל כך הוא גם מנת חלקן של שחקניות, ולו מן הטעם הפשוט שהן לא אמורות להיות כאלה. ויוויאן שונה לחלוטין מהבחינה הזו. היא שאפתנית, שקדנית, רצינית, ועל פי רוב, מעוררת השראה של ממש".
לי הסבירה באחת ההזדמנויות שהיא משחקת "בכמה תפקידים שונים שרק אפשר" על מנת שתוכל ללמוד את רזי המקצוע ולהרחיק את הדעות הקדומות על אודות כישוריה ויכולותיה. היא האמינה שמשחק בקומדיה קשה יותר ממשחק בדרמה, מאחר שהקומדיה מחייבת תזמון מדויק יותר. מכאן הסיקה שבהכשרתו של שחקן, יש לשים דגש רב יותר על הקומדיה. לקראת סוף קריירת המשחק שלה, שכללה קומדיות של נואל קאוורד וטרגדיות של שייקספיר, אמרה ש"הרבה יותר קל לגרום לאנשים לבכות מאשר לגרום להם לצחוק".
ההופעות הראשונות שלה הביאו לה הצלחה ומוניטין מיידיים באנגליה, אך במקומות אחרים בעולם היא נותרה אלמונית למדי עד יציאתו לאקרנים של "חלף עם הרוח". בדצמבר 1939 כתב הניו יורק טיימס כי "סקרלט של גב' לי הצדיקה את מסע ציד הכישרונות המגוחך, שהביא לגילויה. היא מתאימה באופן מושלם לתפקיד מבחינה אומנותית וטבעית גם יחד, עד כי לא ניתן להעלות על הדעת שהדמות תגולם בידי שחקנית אחרת". התפקיד הביא לה תהילה, והיא אף הופיעה על שער המגזין "טיים" בדמותה של סקרלט.
בשנת 1969 כתב המבקר אנדרו סאריס שהצלחת הסרט הייתה בעיקרה הודות "לליהוק מעורר ההשראה של לי", ובשנת 1998 כתב ש"היא חיה בנשמותינו ובזיכרוננו פחות מאיזו נוכחות סטטית אלא יותר בתור כוח מניע". לאונרד מלטין תיאר את הסרט כאחד הסרטים הטובים ביותר שנעשו מאז ומעולם, בכותבו בשנת 1998 שלי "שיחקה באופן גאוני" את דמותה של סקרלט.
הופעתה על הבמה בהצגה "חשמלית ושמה תשוקה", הופעה שתוארה על ידי כתבת התיאטרון פיליס הרטנול כ"הוכחה לכישרונותיה הגדולים כשחקנית כפי שלא נראתה עד כה", הובילה לתקופה ממושכת שבה היא נחשבה לאחת השחקניות הטובות ביותר בתיאטרון האנגלי.
פולין קייל ציינה שמרלון ברנדו וויוויאן לי העניקו את "שתי ההופעות הטובות ביותר שנראו אי פעם בקולנוע", ושההופעה של לי הייתה "אחת מאותן הופעות נדירות שבאמת ניתן לומר עליהן שהן מעוררות בעת ובעונה אחת פחד וחמלה".