Acquisito per essere la riserva di Jim Ninowski, Ryan divenne titolare il 28 ottobre 1962 quando Ninowski si ruppe una vertebra in una gara contro i Pittsburgh Steelers, rimanendolo per le successiva sei stagioni. Nella sua prima stagione completa come titolare, il 1963, Ryan passò 2.026 yard e 25 touchdown a fronte di soli 13 intercetti, guidando i Browns a un record di 10-4. Tredici di quei touchdown furono per Gary Collins, che guidò la lega in touchdown su ricezione quell'anno. La stagione successiva, Ryan guidò la lega in touchdown passati, coadiuvato da un attacco di altissimo livello che comprendeva il fullback Jim Brown, i wide receiver Collins e Paul Warfield e una offensive line guidata dai futuri Hall of Famers Lou Groza e Gene Hickerson. La squadra arrivò in finale dove batté i Baltimore Colts 27-0 con tre passaggi da touchdown di Ryan per Collins. Quello fu l'ultimo titolo della storia per i Browns. Nel 1964 Ryan fu convocato per il primo di tre Pro Bowl consecutivi. La fine dell'esperienza di Ryan ai Browns giunse il 9 settembre 1969 quando fu svincolato, firmando coi Redskins del nuovo capo-allenatore Vince Lombardi come riserva.