Korngolds Opernkompositionen Der Ring des Polykrates und Violanta (beide 1916), Die tote Stadt (1920), Das Wunder der Heliane (1927) hatten zu seiner Zeit großen Erfolg und ließen ihn – neben Richard Strauss – zum meistgespielten Opernkomponisten Österreichs und Deutschlands werden. Sein wohl bedeutendster Erfolg war die Oper Die tote Stadt.
1924 heiratete Korngold Luzi Sonnenthal. 1926 erhielt er den Kunstpreis der Stadt Wien.
Korngold empfand sich als ein Vertreter der Moderne. Seine G-Dur-Violinsonate op. 6 war am 9. März 1919 in Schönbergs Verein für musikalische Privataufführungen gespielt worden. Allerdings verließ er nie die Tonalität. In den 1920er Jahren übernahm er mehr und mehr die Ansichten seines Vaters, der ein ausgesprochener Gegner der musikalischen Moderne war. So komponierte er 1931 die Vier kleinen Karikaturen für Kinder op. 19, in denen er die Stile Arnold Schönbergs, Igor Strawinskys, Béla Bartóks und Paul Hindemiths karikierte.
Zwischen 1932 und 1937 vertonte Korngold den Grundstoff des Romans Die Magd von Aachen (Zsolnay Verlag, 1931) von Heinrich Eduard Jacob (1889–1967) zur Oper Die Kathrin. Das Libretto bzw. der Textentwurf stammt von Ernst Decsey (1870–1941). Die Uraufführung erfolgte am 7. Oktober 1939, dem 50. Geburtstag Jacobs, in Stockholm. Erst am 19. Oktober 1950 gelangte die Oper in Wien zur österreichischen Erstaufführung.
1934 folgte Korngold der Einladung Max Reinhardts nach Hollywood, um für dessen Film A Midsummer Night's Dream (Ein Sommernachtstraum) die Filmmusik anhand Mendelssohns Schauspielmusik zu arrangieren. Korngold hatte mit Reinhardt bereits in Europa bei der Bearbeitung der Operetten Die Fledermaus und La Belle Hélène zusammengearbeitet. Mit der Arbeit am Sommernachtstraum setzte Korngold neue Maßstäbe in der noch jungen Geschichte der Filmmusik: er vergrößerte das Orchester von Tanzband-Stärke auf Symphonie-Orchester-Stärke. Er griff teilweise in die Regie ein, um die Sprache der Schauspieler an den Rhythmus der Musik anzupassen. Teilweise schrieb er Dialoge selbst. Korngold passte die Musik Mendelssohns an Reinhardts Dramaturgie an, komponierte im Stil Mendelssohns weite Passagen neu, da Mendelssohns Musik zeitmäßig bei weitem nicht ausreichte, teilweise unter Verwendung von Motiven aus anderen Werken Mendelssohns. Die Kritiken zum Film veranlassten Reinhardt, keinen weiteren Film zu drehen. Die Musik Korngolds wurde einhellig gelobt.
In den nächsten Jahren verbrachte er die Winter in Kalifornien als Filmkomponist der Warner Brothers. Für den 1936 entstandenen Film Anthony Adverse erhielt er im Folgejahr den Oscar, den zweiten 1938 für The Adventures of Robin Hood. Diese und seine anderen Werke wurden prägend für die gesamte Branche. Insgesamt verfasste er zwischen 1935 und 1946 die Musik für 19 Filme (u. a. The Sea Hawk, The Sea Wolf).
Zum Zeitpunkt des Anschlusses war Korngold gerade in Hollywood mit den Arbeiten an Robin Hood beschäftigt. Seine Kontakte zu Warner Brothers ermöglichten es ihm, seine Familie und seine Eltern in die USA zu holen.
1946 beendete er weitgehend die Arbeit an Filmmusiken und wandte sich wieder der klassischen Orchestermusik zu. 1946 entstand das Cellokonzert op. 37, 1947 das Violinkonzert D-Dur. Zwischen 1949 und 1951 hielt er sich in Österreich auf, wo er vom Publikum, aber nicht von der Musikkritik positiv empfangen wurde. In dieser Zeit wurden die Symphonische Serenade B-Dur op. 39 von den Wiener Philharmonikern unter Wilhelm Furtwängler, sowie die Stumme Serenade op. 36, beide in Wien, uraufgeführt. Während einer zweiten Europareise 1954/55 kam es zur Uraufführung seiner einzigen Symphonie in Fis-Dur op. 40.
Der Versuch, nach 1946 zur absoluten Musik zurückzufinden blieb weitgehend ohne Erfolg. Sein Spätwerk wurde von der zeitgenössischen Rezeption in den USA und Europa mit starker Kritik und vielfach Nichtbeachtung begleitet. Korngolds Musik geriet in der Folge zunehmend in Vergessenheit. Nach Neuauflage seiner Werke in den USA ab 1972 erlebten Korngolds Kompositionen international eine Renaissance.