Terlepas dari kondisinya, Wilson berhasil menciptakan karya luar biasa. Album Pet Sounds, yang dirilis pada 16 Mei 1966, merupakan hasil kolaborasi dengan penulis lagu Tony Asher. Album ini menempati peringkat kedua dalam daftar 500 Album Terbaik Sepanjang Masa versi Rolling Stone (2021). Paul McCartney bahkan menyebut album ini sebagai karya yang tak tertandingi.
Selain kesuksesan artistik, Wilson juga berjuang melawan kesehatan mental. Pada usia 25 tahun, ia mulai mendengar suara-suara yang mengganggu dan mengancam. Ia diberitakan mengalami gejala gangguan skizoafektif. "Setiap beberapa menit, suara-suara itu mengatakan sesuatu yang merendahkan saya," ungkapnya kepada Ability Magazine pada 2006. Ia mengaku hanya merasa tenang ketika bernyanyi, menulis lagu, dan berada di tengah keluarga.
Kehidupan pribadi Wilson juga diwarnai pasang surut. Pernikahannya dengan penyanyi Marilyn Rovell berakhir pada 1979 setelah 15 tahun bersama. Ia kemudian bertemu Melinda Ledbetter, yang menjadi istrinya setelah pertemuan di dealer mobil pada 1986. Baginya, The Beach Boys secara resmi berakhir pada 1998 setelah kematian Carl Wilson karena kanker paru-paru. Sementara itu, Dennis Wilson lebih dahulu meninggal dalam kecelakaan renang pada 1983.