Es conocida por el superventas que escribió Flora Rheta Schreiber, y dos películas para televisión tituladas con el mismo nombre de Sybil, sobre el tratamiento psiquiátrico que le brindó a una mujer con trastorno de identidad disociativo.
Mientras estaba en la escuela de medicina, se convirtió en la primera doctora externa—un puesto similar al internado en medicina— en el Hospital Estatal de Kalamazoo, donde también trató con éxito a una niña agorafóbica diagnosticada con histeria.
[2] Wilbur ejerció la psiquiatría en Omaha, Nebraska; Nueva York; y Weston, Virginia Occidental.
[1] Wilbur es más conocida por su trabajo con Shirley Ardell Mason, quien había sufrido graves abusos cuando era niña y que, como resultado, desarrolló 16 partes disociadas conocidas como alters o personalidades.
Wilbur contactó con la escritora Flora Rheta Schreiber para escribir el caso en un formato novelizado, pues, según la autora Schreiber, Wilbur pensaba que no era suficiente presentar el caso en una revista médica, "pues además del significado profesional, tenía implicaciones psicológicas y filosóficas para el público general".
En 1987, fue honrada por sus Logros Distinguidos por la Sociedad Internacional para el Estudio de la Personalidad Múltiple y los Trastornos Disociativos.
Un análisis del caso de "Sybil" es el libro de la periodista Debbie Nathan, Sybil Exposed: The Extraordinary Story Behind the Famous Multiple Personality Case.
Viejos videos de Wilbur aparecen en el documental Monsters Inside: The 24 Faces of Billy Milligan.