彼时的威尔斯已是广播界的明星，他将水星剧场的演员和工作人员都带到了哥伦比亚广播公司（CBS）并开设了了水星剧场广播（Mercury Theater on the Air）栏目。这个广播栏目力求开拓新的节目形式，并在制作出臭名昭著的《世界大战》（The War of the Worlds）后成为举国谈资。该节目以无广告的新闻广播形式呈现，精心策划紧抓听众的耳朵。每一段“新闻”都在无线电波的张力和重力下传到听众耳边们，讲述着那个以火星人全面入侵地球结尾的故事。
威尔斯预料到了可能的后果，事实也正如他所预料一般发展。有了这份经历，他拥有了通往好莱坞的钥匙，或正如他自己所描述的“一个小男孩能拥有的最大的电动火车”。扣着“无所畏惧“、“天赋凛然”的帽子，拥有征服与改造世界的第三方媒介，威尔斯想干的可是一番大事业。有了水星剧场的广播项目经验，他请来了资深讽刺家、剧作家赫尔曼·曼凯维支（Herman Mankiewicz）。他们以神秘主人公的死亡为开端创造了一个故事，通过闪回从多元角度探索了主角的一生。随着谜题不断被揭开，新的问题又浮出水面。剧本最终将人的一生比作拼图中缺失的碎片，所以有些谜题永远无法解开。主人公查尔斯·福斯特·凯恩的原型是基于威廉·伦道夫·赫斯特（William Randolph Hearst）创造的，因此招致了这位报业大亨的暴怒。威尔斯、水星剧场、雷电华电影公司及制片厂高层都遭到了新闻媒体的恶意中伤。这部电影最终也被列入了黑名单。威尔斯后来说道：“如果赫斯特没这么较真，我还打算基于他的真实一生制作一部电影呢。”
威尔斯在自传中提到过有一次他碰巧在电梯里单独碰到了赫斯特，那晚正好是《公民凯恩》在旧金山的首映。威尔斯邀请他参加电影的开幕式。“他没有回答我，在他离开电梯的时候我告诉他‘如果是查尔斯·福斯特·凯恩的话，他会接受我的邀约。’”
《公民凯恩》转型式的剧本打破了传统式的叙述风格，其中种种细节在七十余载的时光里震撼着观众的感官世界。格莱格·托兰德（Gregg Toland）在当时被认为是世界上最优秀的电影摄影师。有一天他出现在水星剧场的办公室里。“我的名字是托兰德，”他这样说道，“我想加入到你的电影项目里。”一番解释后，托兰德还补充了一句：“我想和没有制作过电影的人工作。”
威尔斯称托兰德为“任何导演——无论长幼——所能拥有的最棒的礼物。”他还说：“我要求的都是些无知的新手所认为的谁都能做的工作，而他就在做那些工作。”
《公民凯恩》中被研究得最多的也许是深焦镜头的运用了，这一摄影技术要求整个框架始终为焦点。这挑战了观众的敏锐度，他们要在屏幕中搜寻解开谜题的重要线索。电影还耍了个小把戏。比如说，凯恩家中有一个充作背景的平凡的壁炉，直到凯恩走到它旁边，它体形的巨大才得以展现，淋漓精致地刻画了凯恩家财万贯的状态。在另一个场景里，凯恩失去了他的传媒帝国。他占据着整个镜头，正签字将财产转让给公司的新老板，脸上仍挂着一种道德优越感。然后他转身走向房间尽头的那扇窗户，消失在观众眼帘。深焦镜头技术的运用使得凯恩片语未发，摄像机便已捕捉到了其庞大的失败感。
然而，即便《公民凯恩》坐拥颇高的知名度、好评度和影响力，威尔斯却无法再次赶上好莱坞的大好时光。由于影片试映反响不佳以及合同中的一个漏洞，威尔斯随后的作品《伟大的安伯逊》被工作室扼杀。（虽然威尔斯与影片及其被改编的“快乐结局”脱离了关系，但该片仍被视为美国电影业中的佳作。）个性使然，威尔斯可能曾试图从公司高层手中夺回自己的作品。但在上交了影片最终剪辑版后，威尔斯便立刻动身前往巴西拍摄《全部属实》（It's All True），该纪录片是美国政府在睦邻政策下指派的一项作为部分战争成果的任务。
据研究奥森·威尔斯的学者劳伦斯·弗伦奇（Lawrence French）所言，拍摄《全部属实》是“威尔斯一生中最大的错误”。从巴西回来他便因超支而被雷电华电影公司解雇，一度抬举他的记者们开始抨击他的自满性格。虽然威尔斯随后执导了12部影视作品和贡献了更多的作品（姑且不说他作为演员参演的数百个角色），然而他再也没能再铸往日辉煌。评论家大卫-汤普森（David Thompson）称其为失败的艺术家，这在弗伦奇先生看来是荒谬的。“看看这些年来他的成就，即使他只拍了12部电影，这12部电影都是影史上最伟大的电影之一。”
“上帝啊，当我死后他们该会有多爱我。” ——奥森·威尔斯
