Уэйн Блэк начал играть в теннис на кортах, которые его отец Дон построил на семейной плантации авокадо. В 1991 году посещал теннисную академию в Нью-Браунфелс (Техас, США). Три года выступал за сборную Университета Южной Калифорнии и дважды избирался в символическую сборную спортсменов-любителей США в одиночном и парном разрядах. С 1993 года выступает за сборную Зимбабве в Кубке Дэвиса; первые три матча провёл во встрече со сборной Норвегии (два в одиночном разряде и один в паре со старшим братом Байроном) и добился трёх побед. В том же году в Индиан-Уэллс сыграл свой первый матч в профессиональном турнире. В 1994 году вышел в финал студенческого (NCAA) чемпионата США в одиночном разряде. В 1995 году в Мумбаи выиграл свой первый турнир категории ATP Challenger (в паре с Байроном); позже в том же году на Азорах дошёл до первого финала «челленджера» в одиночном разряде. В 1996 году на Олимпиаде в Атланте впервые представлял Зимбабве в олимпийском турнире; и в одиночном, и в парном разряде пробился во второй круг (в парах они с Байроном уступили будущим бронзовым призёрам Гёлльнеру и Приношилу.
В 1997 году Уэйн Блэк с американцем Джимом Граббом выходит в полуфинал двух турниров Большого шлема — Уимблдона и Открытого чемпионата США — в парном разряде. После Открытого чемпионата США он входит в число 50 лучших теннисистов мира в парном разряде. В одиночном разряде он выигрывает три «челленджера» и выходит в полуфинал Кубка Кремля, что приносит ему место в сотне сильнейших теннисистов мира согласно рейтингу АТР. В 1998 году в Санкт-Пёльтене с южноафриканцем Дэвидом Адамсом он наконец доходит до финала турнира АТР, а вскоре после этого с Себастьеном Ларо из Канады второй год подряд выходит в полуфинал Уимблдона.
1999 год Блэк проводит в паре с австралийцем Сэндоном Столлом. В первой половине года они выигрывают три турнира АТР, в том числе два турнира серии Мастерс и ещё дважды выходят в финал; позже они доходят до четвертьфинала на Уимблдоне и Открытом чемпионате США и завоёвывают право выступить в Кубке Мастерс — финальном турнире АТР-тура, где доходят до полуфинала, одержав победу на групповом этапе над первой парой мира, индийцами Бхупати и Паесом. В одиночном разряде Блэк добивается своего высшего успеха на турнирах Большого шлема, когда выходит в четвёртый круг Открытого чемпионата Австралии.
Первую половину 2000 года Блэк провёл в паре с австралийцем Эндрю Кратцманом, с которым вышел в свой первый финал турнира Большого шлема на Открытом чемпионате Австралии. После этого он вошёл в десятку лучших теннисистов мира в парном разряде, но в дальнейшем они не сумели развить свой успех, и во второй половине года новым партнёром Блэка становится ещё один его соотечественник Кевин Ульетт. На Олимпиаде в Сиднее они выбывают из борьбы в первом же круге, причём на пути Блэка вторую Олимпиаду подряд становится германский теннисист Приношил. Блэк участвует в олимпийском турнире и в одиночном разряде, но тоже проигрывает в первом круге. В самом конце сезона они с Ульеттом выигрывают турнир в Гонконге. На следующий год они побеждают в двух турнирах, одним из которых становится Открытый чемпионат США; ещё одну победу в турнире АТР Блэк одерживает со старшим братом. В 2002 году Блэк и Ульетт выигрывают шесть турниров; в мае Блэк на короткое время возвращается в десятку лидеров парного тенниса после выхода в финал турнира Мастерс в Риме. Сразу после этого он выигрывает свой второй турнир Большого шлема, Открытый чемпионат Франции, в смешанном парном разряде с младшей сестрой Карой. Пара Блэк-Ульетт закончила сезон среди сильнейших пар мира, но Кубок Мастерс для пар в этом году не проводился, а следующий сезон оказался для них менее удачным: только одна победа в турнире и три финала.
В 2004 году Уэйн и Кара Блэк дважды выходят в финалы турниров Большого шлема в смешанных парах. Они проигрывают во Франции, но затем побеждают на Уимблдоне. В мужских парах Блэк и Ульетт выигрывают два турнира Мастерс и ещё трижды играют в финалах, в том числе ещё дважды на турнирах Мастерс. Они также доходят до четвертьфинала на всех четырёх турнирах Большого шлема и на Олимпийских играх в Афинах. К Кубку Мастерс Блэк подходит на восьмой позиции в рейтинге игроков парного разряда. Они с Ульеттом доходят до финала турнира, победив в полуфинале Йонаса Бьоркмана и Тодда Вудбриджа. Следующий сезон они начинают с победы на Открытом чемпионате Австралии; Блэк, таким образом, по одному разу побеждал на каждом из четырёх турниров Большого шлема, хотя и в разных категориях. После этой победы Блэк поднялся до четвёртого места в рейтинге, высшего в карьере. В течение сезона они также дошли до полуфинала Уимблдонского турнира и Открытого чемпионата США и до финала трёх турниров Мастерс, из которых один выиграли. В итоге они второй год подряд попали в Кубок Мастерс, где их на этот раз остановили в полуфинале Ненад Зимоньич и Леандер Паес; до этого на групповом этапе они обыграли будущих победителей, французов Санторо и Ллодра.
В конце 2005 года Уэйн Блэк заявил о скором уходе из соревнований. Его последним турниром стал Уимблдон 2006 года.