Mantilla fue también director de big bands, destacando el grupo "M'Boom", coliderado con Max Roach.
En 1960 realizó una gira con la banda de Herbie Mann y grabó con Max Roach.
Desde 1963 a 1969, Mantilla lideró su propia big band en Puerto Rico, uniendo en 1970 fuerzas con Max Roach, para formar el grupo de percusiones, "M'Boom".
A continuación, grabó con Gato Barbieri, Joe Farrell (1974), Richie Cole, Don Pullen (1976-77), Charles Mingus (1977-78), Walter Bishop, Jr., y Morgana King (1979).
En 1979 fundó un grupo llamado "The Ray Mantilla Space Station", y a lo largo de la década de 1980, trabajó en directo y en grabaciones, con músicos como Muhal Richard Abrams, Kenny Burrell, Shirley Scott o Warren Chiasson.