I cicli Scontro di situazioni, Ciclo della protesta e Ciclo della natura sono tra i più noti degli anni ’50, in parte esposti alle Biennali di San Paolo del Brasile, dove ottiene un premio nella seconda edizione del 1953-1954. Nel 1956 ottiene il Guggenheim Award, mentre suoi lavori figurano già nella collezione del Museum of Modern Art e del Solomon R. Guggenheim Museum, in tal caso grazie agli acquisti effettuati da Peggy Guggenheim. Presente in numerose rassegne d’arte italiana in Europa e negli Stati Uniti, del 1958 è la vasta antologica nei musei di Varsavia e Poznan.

Nel 1961 suscitano scalpore le scenografie create per Intolleranza ‘6o di Luigi Nono, azione in due tempi andata in scena al Teatro La Fenice a Venezia; inizia inoltre a elaborare una nuova di idea di rapporto dell’opera con lo spazio, che svilupperà fra il 1963 e il 1964 nella serie dei Plurimi. Nel 1964 è a Berlino come artist in residence nell'ambito di un progetto finanziato dalla Ford Foundation. Realizza allora il ciclo degli Absurdes Berliner Tagebuch esposti a Documenta a Kassel, dove Vedova ha già esposto in passato (1955, 1959) e nuovamente tornerà a figurare nel 1982. Del 1965 è il suo primo soggiorno negli Stati Uniti per una serie di lectures nelle università e per allestire la mostra personale all’Institute of Contemporary Arts di Washington. L'impegno nella didattica proseguirà in seguito alla Sommerakademie di Salisburgo tra il 1965 e il 1969, quindi dal 1981 all’Accademia di Venezia. Tappa fondamentale nel suo percorso espositivo è l’installazione Spazio/plurimo/luce presentata all’Expo di Montreal nel 1967.

Torna negli Stati Uniti nel 1973 per un ulteriore ciclo di lezioni nelle università americane. Del 1974 è il suo impegno per salvare i Magazzini del Sale di Venezia dalla distruzione, che tanta eco solleva a livello internazionale. Negli anni ’70, dopo anni di intenso impegno nella grafica, torna alla pittura con la serie di dipinti De America del 1976-1977, cui seguiranno i cicli Lacerazione. Plurimi/Binari 1977/78, …Cosiddetti Carnevali e, negli anni ’80, teleri di grande formato. L'artista muore a Venezia il 25 ottobre 2006. Da allora, a due anni dalla sua costituzione, inizia a operare la Fondazione Emilio e Annabianca Vedova preposta allo studio e alla tutela dell’opera dell’artista.