Năm 1951, Leigh và Olivier diễn hai vở về Cleopatra, Antony and Cleopatra của Shakespere và Caesar and Cleopatra của George Bernard Shaw luân phiên các đêm và nhận được phản hồi tốt đẹp. Họ tham gia một hãng phim New York, nơi họ đã diễn một mùa tại rạp Ziegfeld năm 1952. Các ý kiến tại đây hoàn toàn rõ ràng, nhưng nhà phê bình Kenneth Tynan nổi giận khi ông cho rằng tài năng xoàng xĩnh của Leigh buộc Olivier phải thoả hiệp. Lời chỉ trích của Tynan gần như làm mọi thứ sụp đổ; Leigh, kinh hoàng vì thất bại nhưng vẫn quyết tâm tìm kiếm sự vĩ đại, để tâm đến nhận xét của ông, trong khi phớt lờ ý kiến của những nhà phê bình khác.

Tháng 1 năm 1953, Leigh tới Sri Lanka cho phim Elephant Walk với Peter Finch. Sau một thời gian ngắn, bà lâm vào suy sụp, và Paramount Pictures thay thế bà bởi Elizabeth Taylor. Olivier ở bà về Anh, những lúc tỉnh táo, Leigh nói với ông rằng bà đã yêu Finch, và đã có quan hệ với ông ta. Nhiều bạn bè của nhà Olivier đã biết chuyện. David Niven nói bà "quá, quá điên rồ", và trong nhật ký Noel Coward bày tỏ sự ngạc nhiên bởi " mọi thứ đã trở nên tồi tệ và ngày một tệ hơn từ những năm 1948"

Leigh lấy lại phong độ để diễn The Sleeping Prince cùng Olivier năm 1953, và năm 1955 diễn một mùa ở Stratford-upon-Avon với các tác phẩm của Shakespeare: Đêm thứ mười hai, Macbeth và Titus Andronicus. Họ diễn tại những ngôi nhà lớn trong thành phố và gây được ấn tượng tốt, sức khoẻ Leigh có vẻ trở nên ổn định. Noël Coward thành công với vở Bong bóng biển Nam, và Leigh vào vai chính, nhưng bà mang thai và rút lui. Vài tuần sau, Leigh sẩy thai và rơi vào trầm cảm nhiều tháng trời sau đó. Bà rủ Olivier cho một tour châu Âu với Titus Andronicus, nhưng đã bị gạt bỏ vì sự phản đối dữ dội từ Olivier và các thành viên của đoàn. Sau khi trở về London, chồng cũ của bà Leigh Holman, người vẫn có ảnh hưởng lớn với bà, đến sống cùng nhà Oliviers và giúp bà trấn tĩnh tinh thần.

Năm 1958, sau khi quyết định bỏ dở cuộc hôn nhân, Leigh bắt đầu quan hệ với diễn viên Jack Merivale, người hiểu rất rõ thể trạng của bà và đã thầm mơ ước bà suốt nhiều năm trời. Ông cam đoan với Olivier là sẽ chăm sóc Leigh cẩn thận. Leigh đã gặt hái thành công với vở hài kịch năm 1959 của Noël Coward Takes care of Lulu, và giới phê bình trên The Times nói về bà: "đẹp, tươi mát và thực tế, cô ấy luôn là chủ nhân của mọi tình huống."

Năm 1960, bà và Olivier li dị, sau đó Olivier cưới nữ diễn viên Joan Plowright.