Henderson se trasladó a Nueva York, llegando a ser un popular compositor miembro del grupo de músicos y productores denominado Tin Pan Alley.
Tras dejar De Sylva el grupo, Henderson siguió escribiendo con Brown hasta 1933, trabajando posteriormente con otros compositores.
Entre los mayores éxitos de Henderson figuran las canciones "That Old Gang of Mine", "Annabelle" (ambas de 1923), "Bye Bye Blackbird", "Five Foot Two, Eyes of Blue", "I'm Sitting on Top of the World" (todas de 1925), "The Varsity Drag" (1927), "You're The Cream In My Coffee" (1928), "Button Up Your Overcoat", "You Are My Lucky Star" "I'm A Dreamer, Aren't We All", "Keep Your Sunny Side Up" (1929), "The Thrill Is Gone", y "Life Is Just a Bowl of Cherries" (1931).
Henderson también actuó como acompañante cantando y bailando en números de vodevil.
Ray Henderson falleció en Greenwich (Connecticut), en 1970 a causa de un ataque cardiaco.