Po namalowaniu rozproszonego tła artysta odkrył, że działają one na przestrzeń przed obrazem, zmieniając ją i uaktywniając. Powstała iluzja przestrzeni, rozwijająca się od obrazu w kierunku widza. Artysta zrezygnował z uzupełniania płócien elementami figuratywnymi, a swoje odkrycie nazwał później "pozytywną przestrzenią iluzyjną".
Na "Studium przestrzeni" składało się 20 płócien różnych formatów. Tylko cztery z nich zawisły na ścianach, reszta została ustawiona na sztalugach. Na wystawie tej nie chodziło o poszczególne obrazy, ale o zależności między nimi. Przez wybór drogi między obrazami widz stawał się współautorem dzieła, które nie było zamkniętą strukturą, ale systemem otwartym. "Studium przestrzeni" było dziełem nowatorskim i wyprzedzającym swój czas, klasycznym environment ze wszystkimi właściwościami, jakie ten rodzaj działania artystycznego miał w przyszłości wykształcić.
Oprócz "Studium przestrzeni" Fangor i Zamecznik zrobili jeszcze dwie inne wystawy poświęcone przestrzeni: w 1959 roku w Stedelijk Museum i w tym samym roku przed gmachem Zachęty w Warszawie. Obrazy z charakterystycznymi kołami i falami o niewyraźnych, zamglonych krawędziach, wywołujące efekty optyczne zbliżone do tych, jakimi operowała sztuka op-artu, dominowały w twórczości Fangora do połowy lat 70. Fangor tworzył obrazy i instalacje przestrzenne, w których eksploatował twórczo "iluzyjną przestrzeń pozytywną".
Fangor współpracował także z architektami: m.in. przy renowacji wnętrza restauracji na Wyścigach Konnych w Warszawie Służewcu oraz przy projektowaniu Centralnego Domu Towarowego w Warszawie, Pawilonu Polskiego na Wystawę Światową w Brukseli, Pawilonów Polskich w Nowym Jorku i w Paryżu czy projekcie wnętrz Dworca Warszawa - Śródmieście.
Minimal art i op-art
W 1961 roku Fangor wyjechał z Polski. Najpierw był stypendystą Institute for Contemporary Art w Waszyngtonie (1962), potem Ford Foundation w Berlinie Zachodnim (1964–1965). W latach 1965–1966 wykładał w Bath Academy of Art w Corsham, Wiltshire w Anglii. Od 1966 do 1999 mieszkał w Stanach Zjednoczonych, gdzie prowadził zajęcia na najważniejszych uczelniach: Farleigh Dickinson University, Madison, N.J. (1966–1983) oraz Graduate School of Design, Harvard University, Cambridge, Massachusetts (1967–1968).
W latach 60. i na początku lat 70. XX wieku artysta malował obrazy, które stanowią jego wkład do minimal artu i op-artu. W tym okresie stworzył swój najsłynniejszy na świecie cykl prac z charakterystycznymi okręgami i falami, W 1970 roku otworzył, jako jedyny jak dotychczas polski artysta, indywidualną wystawę w nowojorskim Muzeum Solomona Guggenheima. Pokazał tam 37 płócien, prekursorskich dla zachodnich op-artowskich poszukiwań, które stały się swoistymi symbolami op-artu.
Tak o twórczości Fangora z tego okresu pisze Bożena Kowalska:
Koła artysty były nieustannym, wielostronnym eksperymentem. Sprawdzał w nich wciąż w nowy sposób efekty działania jaskrawości czy stonowanych kolorów w ich zestawieniach, nasycenia i stopnia jasności barwy, wielkości kręgów, większej i mniejszej szerokości jej pasm oraz ich zagęszczenie lub ascetycznej oszczędności i dyskrecji wyrazu. Stosował też artysta w swoich obrazach wszelkie, znane z teorii barw, kontrasty, zwłaszcza zaś kontrasty kolorów występujących i wstępujących, a także zjawiska powidoków".
Stworzył wtedy również scenografie do produkcji teatralnych, m.in. do baletu Marthy Graham w Theatre Playbill Marka Hellingera w Nowym Jorku (1974) oraz do "Homage to the Whale" (1980), gdzie na stoku góry, widocznej z daleka, umieścił zrobioną z ręczników sylwetkę wieloryba.
Zapowiedź sztuki krytycznej
Kolejnym etapem – od połowy lat 70. do połowy lat 80. – był powrót artysty do malarstwa figuratywnego (studia przestrzenne wnętrz, prace typu "obraz w obrazie"). Namalował wtedy serie obrazów "międzytwarzowych" i "telewizyjnych". W tym okresie tworzył także kolaże, będace świadectwem fascynacji artysty kulturą masową. Fangor włączał w nie fragmenty scen, postacie i przedmioty przeniesione wprost z ilustrowanych magazynów.
Przez jakiś czas facynowała mnie telewizja, w sensie medium. W tym okresie modna była filozofia Marshalla McLuhana, który mówił „The medium is the message“, że w samym medium jest zawarta treść, a nie w tej anegdocie, którą to medium przekazuje. Na tej podstawie robiłem trochę obrazów i rysunków, które miały związek z obrazem telewizyjnym – powiedział artysta w wypowiedzi dla "Bzika kulturalnego".
Fangor wykonał wiele zdjęć ekranu telewizyjnego, które służyły mu później przy malowaniu obrazów. W obrazach "telewizyjnych" Fangor odtwarzał ujęcia z ekranu telewizora w postaci masy niezróżnicowanego koloru, trochę przypominające plakaty, aby potem przełamać obraz siatką kropek – pikseli, uzyskując w ten sposób pointylistyczną, rozedrganą fakturę.
Z dzisiejszej perspektywy te obrazy były zapowiedzią sztuki krytycznej – pisze dalej Stefan Szydłowski.
Od 1989 roku Fangor mieszkał w Santa Fe w stanie Nowy Meksyk, gdzie powstały cykle "Poczet królów polskich" (1990), "Wodzowie Indian" (1990) i "Krzesła". W 1999 roku, po ponad 30 latach w Stanach Zjednoczonych, Fangor powrócił do Polski. Tu osiadł w Błędowie, w okolicach Radomia, gdzie stworzył swoją nową pracownię.
Powrót do młodości
Początek XXI wieku to dla artysty okres nowej, intensywnej twórczości. Rozpoczął pracę nad nowym cyklem obrazów "palimpsestowych", reinterpretujących dawne szkice i rysunki. Stefan Szydłowski, kurator wystawy "Palimpsest" w Galerii aTak w Warszawie, pisał:
Wspólnym mianownikiem najnowszych obrazów autora jest powrót artysty do dawnych, często młodzieńczych rysunków, które Fangor postanowił obecnie przenieść w obszar malarstwa. Wystawę wyróżnia nowe podejście artysty do rysunku, który dotychczas, również w tych ostatnich obrazach Fangora, spełniał mniej lub bardziej, ale zawsze służebną rolę wobec malarstwa.
Od 2007 do 2015 roku artysta pracował nad kolejnym projektem w przestrzeni publicznej – opracowaniem plastycznym II linii warszawskiego metra. Zaprojektował wejścia do metra oraz dekoracje ścian siedmiu stacji – olbrzymie, kolorowe litery, składające się na ich nazwy. Stworzył także nową identyfikację firmy dla wydawnictwa Wiedza i Praktyka.
W tym okresie Wojciech Fangor stał się również jednym z najdroższych i najbardziej poszukiwanych polskich artystów – 21 października 2014 na Aukcji Sztuki Współczesnej za płótno zatytułowane "M 15" z 1970 r. zapłacono 624 tys. zł. Rok wcześniej "M 8" z 1969 r. poszło na aukcji za 506 tys. zł.