Nel 1942, l’estate prima del suo ultimo anno, fu scelta come apprendista al prestigioso Barter Theater in Virginia. Dopo due anni di specializzazione in teatro alla Northwestern University, si diresse a New York, dove lavorò come sostituta prima di sostituire Vivian Vance in una produzione della compagnia di strada di “Voice of the Turtle”, che era stata prodotta a Broadway da Alfred de Liagre. Lui aveva insistito che questa nuova attrice dall’aspetto patrizio si chiamasse Patricia.
Il suo grande successo arrivò come ragazza dei boschi che si allea con il diavolo in una produzione estiva di “Devil Takes a Whittler” a Westport, Conn. Eugene O’Neill, che divenne il suo mentore, vide lo spettacolo, e così gran parte dell’establishment di Broadway. In meno di 24 ore ebbe due offerte per recitare a Broadway. La signora Neal rifiutò l’offerta di Richard Rodgers per il ruolo principale in “John Loves Mary” per “Another Part of the Forest” della Hellman.
Hollywood la chiamò presto, e lei firmò un contratto di sette anni con la Warner Brothers che includeva il ruolo da protagonista nella versione cinematografica di “John Loves Mary”. In altri ruoli per lo studio interpretò una donna che aspetta di sapere se suo figlio è sopravvissuto ad un incidente aereo in “Three Secrets” (1950); l’interesse amoroso di John Wayne in “Operation Pacific” (1951); e la moglie litigiosa di Dennis Morgan in “Raton Pass” (1951).
Seguì un contratto alla Fox, e recitò con Tyrone Power nel thriller di spionaggio “Diplomatic Courier” (1952) e si preoccupò del film di fantascienza “The Day the Earth Stood Still” (1951). Prestata alla Universal, interpretò una vedova corteggiata da Van Heflin in “Weekend con il padre” (1951).Durante la sua relazione con Cooper rimase incinta ed ebbe un aborto, secondo l’autobiografia “As I Am” (1988), scritta con Richard DeNeut. “Se avessi solo una cosa da rifare nella mia vita”, scrisse, “avrei quel bambino”.Desiderosa di avere figli, sposò Dahl nel 1953, anche se allora non lo amava, scrisse nella sua autobiografia. Un ex pilota di caccia della R.A.F. che divenne un rinomato scrittore di libri per bambini spesso di umorismo oscuro (“James e la pesca gigante”, “Charlie e la fabbrica di cioccolato”), Dahl prese il controllo della vita della signora Neal. Dopo che il loro figlio di quattro mesi, Theo, rimase cerebroleso quando la sua carrozzina fu schiacciata tra un taxi e un autobus in una strada di New York nel dicembre 1960, Dahl decise che si sarebbero trasferiti nel villaggio di Great Missenden in Inghilterra. Due anni dopo, la loro figlia maggiore, Olivia, che aveva 7 anni, morì di encefalite da morbillo, forse per mancanza di sofisticate cure mediche che sarebbero state disponibili in una grande città.
Ancora, la signora Neal continuò a lavorare nel cinema e in apparizioni come ospite in televisione. In “Colazione da Tiffany” (1961), interpretò una donna anziana che sostiene un giovane scrittore (George Peppard) che si innamora della escort Holly Golightly (Audrey Hepburn).