Игровая карьера Эллисона оборвалась в 1937 году в результате серьёзной травмы мышц живота. До Второй мировой войны он продолжал работать со сборной Техасского университета как помощник главного тренера. Войну он провёл в Военно-воздушных силах армии США, дослужившись до полковничьих погон, а после неё вернулся в Техасский университет, где до 1957 года оставался помощником главного тренера. В 1957 году он стал главным тренером университетской теннисной сборной и сохранял этот пост до самого выхода на пенсию в 1972 году. За это время команда университета под его руководством четырежды выигрывала студенческий чемпионат в Юго-Западной конференции.
В 1957 году имя Уилмера Эллисона было внесено в списки Зала спортивной славы Техаса, а в 1963 году — в списки Национального зала теннисной славы (ныне Международный зал теннисной славы). Он умер от сердечного приступа в апреле 1977 года.
Участие в финала турниров Большого шлема за карьеру
Одиночный разряд (1+2)
| Результат | Год | Турнир | Соперник в финале | Счёт в финале |
| Поражение | 1930 | Уимблдонский турнир | Билл Тилден | 3-6 7-9 4-6 |
| Поражение | 1934 | Чемпионат США | Фред Перри | 4-6 3-6 6-3 6-1 6-8 |
| Победа | 1935 | Чемпионат США | Сидни Вуд | 6-2 6-2 6-3 |
Мужской парный разряд (4+5)
| Результат | Год | Турнир | Партнёр | Соперники в финале | Счёт в финале |
| Победа | 1929 | Уимблдонский турнир | Джон ван Рин | Коллин Грегори Иан Коллинз | 6-4 5-7 6-3 10-12 6-4 |
| Победа | 1930 | Уимблдонский турнир (2) | Джон ван Рин | Джон Дуг Джордж Лотт | 6-3 6-3 6-2 |
| Поражение | 1930 | Чемпионат США | Джон ван Рин | Джон Дуг Джордж Лотт | 6-8 3-6 6-3 15-13 4-6 |
| Победа | 1931 | Чемпионат США | Джон ван Рин | Беркли Белл Грегори Манджин | 6-4 6-3 6-2 |
| Поражение | 1932 | Чемпионат США (2) | Джон ван Рин | Эллсуорт Вайнз Кит Гледхилл | 4-6 3-6 2-6 |
| Поражение | 1934 | Чемпионат США (3) | Джон ван Рин | Джордж Лотт Лестер Стёфен | 4-6 7-9 6-3 4-6 |
| Поражение | 1935 | Уимблдонский турнир | Джон ван Рин | Адриан Квист Джек Кроуфорд | 3-6 7-5 2-6 7-5 5-7 |
| Победа | 1935 | Чемпионат США (2) | Джон ван Рин | td> Дон Бадж Джин Мако 6-2 6-3 2-6 3-6 6-1 |
| Поражение | 1936 | Чемпионат США (4) | Джон ван Рин | Дон Бадж Джин Мако | 4-6 2-6 4-6 |
Смешанный парный разряд (1+1)
| Результат | Год | Турнир | Партнёрша | Соперники в финале | Счёт в финале |
| Победа | 1930 | Чемпионат США | Эдит Кросс | Марджори Моррилл Фрэнк Шилдс | 6-4 6-4 |
| Поражение | 1931 | Чемпионат США | Анна Харпер | Бетти Натхолл Джордж Лотт | 3-6 3-6 |
Участие в финалах Кубка Дэвиса (0+4)
| Год | Место проведения | Команда | Соперники в финале | Счёт |
| 1929 | Париж, Франция | США: Дж. ван Рин, Дж. Лотт, Б. Тилден, У. Эллисон | Франция: Ж. Боротра, А. Коше | 2:3 |
| 1930 | Париж | США: Дж. ван Рин, Дж. Лотт, Б. Тилден, У. Эллисон | Франция: Ж. Боротра, Ж. Брюньон, А. Коше | 1:4 |
| 1932 | Париж | США: Э. Вайнз, Дж. ван Рин, У. Эллисон | Франция: Ж. Боротра, Ж. Брюньон, А. Коше | 2:3 |
| 1935 | Уимблдон, Великобритания | США: Д. Бадж, Дж. ван Рин, У. Эллисон | Великобритания: Г. Остин, Ф. Перри, Р. Таки, П. Хьюз | 0:5 |
