Po opuszczeniu uczelni przystąpił do draftu NBA, w którym to został wybrany z numerem 22 przez St. Louis Hawks. Niedługo po drafcie, 5 sierpnia 1958 roku, został wytransferowany do starających się odbudować swój skład Cincinnati Royals. Wraz z nim oddano również Jima Palmera, Darrella Floyda, Gerry'ego Calverta i Kena Sidle'a. W przeciwnym kierunku powędrował natomiast All-Star – Clyde Lovellette. Wkrótce (1960) do zespołu dołączył Oscar Robertson, a zespół Royals stał się jedną z czołowych drużyn NBA. Wayne Embry, Oscar Robertson oraz Jack Twyman byli wtedy w miarę regularnymi uczestnikami NBA All-Star Games. Embry w trakcie swojego pobytu w Cincinnati był pięciokrotnie powoływany do udziału w spotkaniu gwiazd.
W 1966 roku Royals wysłali Embry'ego do Boston Celtics w zamian za późniejszy wybór trzeciej rundy draftu 1967 roku – Sama Smitha. W barwach Celtics Embry sięgnął po tytuł mistrzowski w 1968 roku. Po zakończeniu rozgrywek nie został zastrzeżony przez klub, w wyniku czego wziął udział w tzw. expansion drafcie, stając się w ten sposób nowym zawodnikiem Milwaukee Bucks. Po zaledwie roku zdecydował się zakończyć sportową karierę, mimo przyzwoitych statystyk (13,1 punktu, 8,6 zbiórki).