この2作をはじめ、多くの映画でヒット・メーカーとなったルロイに目をつけたMGM映画は、急死した映画プロデューサーのアービング・G・タルバーグの後継者として、1938年に週6000ドルの当時最高額の給料で彼を引き抜く。MGMに入社直後は主に製作者としてマルクス兄弟主演の『マルクス兄弟 珍サーカス』、ミュージカル映画の名作『オズの魔法使』を手掛けて大きな成功を収めた。

プロデューサーとしても非凡な力量を示したルロイは、1940年には監督業に復帰。1931年の『ウォータールー橋』のリメイクで、英軍将校とバレリーナの悲しい恋の結末を描いた『哀愁』を発表。ロバート・テイラーとヴィヴィアン・リーの美男美女の共演で、またテイラーもリーも自身の出演作の中で一番好きな作品は『哀愁』と答えたという。特に日本では戦後公開され、大ヒットを記録、日本映画界にも大きな影響を与え、『また逢う日まで』や『君の名は』といったメロドラマの傑作を誕生させるきっかけとなった。

1941年に『塵に咲く花』で初めて起用したグリア・ガースンとは、『哀愁』と並びメロドラマの名作といわれる『心の旅路』、伝記映画『キュリー夫人』でも主役に起用し、彼女が持つ良妻賢母のイメージを全面に押し出して、戦時下のアメリカ国民の心を掴み、映画はいずれも大ヒットした。

また女性映画だけでなく、1944年にはジミー・ドーリットル中佐による東京空襲を描いた戦意高揚映画『東京上空三十秒』を発表。続く1949年にはMGM創立25周年を記念して作られた『若草物語』で、ジューン・アリスン、エリザベス・テイラー、ジャネット・リーといったMGMの若手女優を贅沢に起用して、ジョージ・キューカー版の『若草物語』と並んで、高評価を得る。

1951年にジョン・ヒューストンに代わって演出したスペクタクル史劇『クオ・ヴァディス』、1952年に水着の女王エスター・ウィリアムズ主演の『百万弗の人魚』、1954年にブロードウェイのヒット・ミュージカル作を映画化した『ローズ・マリー』など多岐にわたったジャンルで活躍した。

1955年には古巣のワーナーに戻り、病気や出演したヘンリー・フォンダとの確執で途中降板した巨匠ジョン・フォードに代わって『ミスタア・ロバーツ』の演出を担当。途中まで撮影していたフォードのタッチに合わせてそつなく仕上げ、どの部分がルロイが撮影したシーンなのか、観客や批評家はわからなかったという。

1956年の舞台劇の映画化『悪い種子』は、子供が殺人を犯すというショッキングなテーマで興行的に大成功を収める。以降もFBIの活躍をドキュメンタリー・タッチで描いた『連邦警察』、火山の噴火をテーマに、のちの1970年代のパニック映画ブームを先取りした『四時の悪魔』、ジェローム・ロビンスのヒット劇の映画化『ジプシー』などを手掛け、1965年のスリラー『その日その時』を最後に映画制作の現場を離れる。ただし、1968年にはジョン・ウェインが監督した『グリーンベレー』に監修（事実上の共同監督）として参加している。

1974年には自叙伝『Take One』を発表。翌1975年には長年の映画界への多大な功績が評価され、アービング・G・タルバーグ賞がアカデミー協会から贈られた。1987年、ロサンゼルスの自宅にてアルツハイマー型認知症で死去した。

同時期に活躍したハワード・ホークスやフランク・キャプラに比べて、作家性は乏しい監督で、事実、監督作で1931年の『特輯社会面』以降、『仮面の米国』、『風雲児アドヴァース』、『塵に咲く花』、『キュリー夫人』とアカデミー作品賞に何度もノミネートされているが、アカデミー監督賞にノミネートされたのは『心の旅路』のみだった。

しかしその分、てきぱきとした画面処理の才能など監督としての手腕は確かなもので、また『犯罪王リコ』、『仮面の米国』、『悪い種子』など時代を先取りとした題材への嗅覚も特筆するべきことであり、デビュー以来年4本のペースを保ちながら40年間、第一線で活躍した監督というのは稀有なことである。

また、スターの卵を見出す目もあり、クラーク・ゲーブル、ロバート・ミッチャム、ロレッタ・ヤング、ラナ・ターナーなどを見出している。