Kramer styl gry Ellswortha Vinesa porównał z tenisem Lewa Hoada, zwracając uwagę, że obaj ci gracze mieli dobre warunki fizyczne, duże umiejętności, podobną siłę gry, ale także swobodny stosunek do sportu, co wyraziło się stosunkowo szybkim zakończeniem kariery tenisowej przez obydwu.
W wieku 17 lat zdobył deblowe mistrzostwo kraju juniorów w parze z Keithem Gledhillem (1929).
W 1931 roku wygrał mistrzostwa USA (obecnie US Open). Pokonał m.in. w półfinale Freda Perry’ego, a w finale George’a Lotta. Tytuł mistrzowski skutecznie obronił rok później, pokonując w finale Henriego Cocheta. Wygrał w tym samym roku także Wimbledon. W finale londyńskiego turnieju pokonał Bunny’ego Austina. W całym sezonie 1932 wygrał 4 turnieje, uzyskując bilans 46 zwycięstw i 5 porażek. Dzięki tym sukcesom klasyfikowany był na pozycji lidera zarówno rankingu amerykańskiego, jak i światowego.
W 1933 roku ponownie doszedł do finału na Wimbledonie, jednak poniósł porażkę w decydującym pojedynku z Jackiem Crawfordem.
W grze podwójnej Vines zdobył 2 wielkoszlemowe tytuły, w 1932 roku podczas mistrzostw USA i w 1933 roku w Australian Championships (obecnie Australian Open). W obu imprezach startował w parze z Keithem Gledhillem.