[6] Antes de terminar su primer año en Conyers, Kelley ponía en práctica con regularidad su talento musical, y a menudo cantaba como solista en los servicios religiosos matutinos.[7] Kelley quería ser médico como su tío, pero su familia no podía permitirse enviarle a la facultad de medicina.Comenzó a cantar en programas de radio locales,[2] incluida una aparición en WSB AM en Atlanta.Gracias a su trabajo en la radio, Kelley consiguió un contrato con Lou Forbes y su orquesta en el Paramount Theater.Encontró trabajo en el teatro y en la televisión en directo, pero después de tres años en Nueva York, los Kelley regresaron a Hollywood.[12] En California, obtuvo un papel en una entrega del programa You Are There, presentado por Walter Cronkite.En 1957, tuvo un pequeño papel como oficial sureño en Raintree County, una película sobre la Guerra Civil dirigida por Edward Dmytryk, junto a Elizabeth Taylor, Montgomery Clift y Lee Marvin.Dos años más tarde, en la película de 1957 del mismo nombre, interpretó a Morgan Earp.[19] Kelley también apareció en episodios de The Donna Reed Show, Perry Mason, Tales of Wells Fargo, Wanted: Dead or Alive, Boots and Saddles, Dick Powell's Zane Grey Theatre, Death Valley Days, Riverboat, The Fugitive, Lawman, Bat Masterson, Gunsmoke, Have Gun - Will Travel, The Millionaire, Rawhide y Laredo.[25] En 1956, nueve años antes de ser elegido para el papel del Dr. McCoy, Kelley interpretó un pequeño papel secundario como médico en The Man in the Gray Flannel Suit (El hombre del traje de franela gris), en el que pronuncia los diagnósticos «Este hombre está muerto, capitán» y «Ese hombre está muerto» a Gregory Peck.[28] Tal vez no por coincidencia, el episodio fue escrito por John D. F. Black, que pasó a convertirse en escritor-productor de Star Trek.En 1987, también hizo un cameo en «Encounter at Farpoint», el primer episodio de Star Trek: The Next Generation, en el papel del almirante Leonard McCoy, cirujano general emérito de la Flota Estelar.[34] Kelley consideraba que «The Empath» era su episodio televisivo favorito de Star Trek.[35] Tras la cancelación de Star Trek en 1969, Kelley fue víctima del mismo encasillamiento que tanto temía.[30] En su última película, Kelley puso voz al Vikingo 1 en The Brave Little Toaster Goes to Mars.La necrológica de Kelley en Newsweek empezaba así: "Ni siquiera vamos a intentar resistirnos: Ha muerto, Jim".
