С записи сингла «Surfer Girl» / «Little Deuce Coupe» 12 июня 1963 года началась работа над третьим альбомом, по окончанию которой группа отправилась гастроли по Америке; довольно быстро The Beach Boys стали отлаженной концертной машиной, и одни турне тут же сменялись другими ежегодно на протяжении последующих десятилетий. 30 августа Дэвид Маркс заявил о своём уходе: к тому времени раздражение между ним и Мюреем Уилсоном достигло апогея, к тому же, 15-летний Дэвид был уверен, что сможет продолжить успешную карьеру самостоятельно.

16 сентября 1963 года вышел третий альбом «Surfer Girl»: он стал первой долгоиграющей пластинкой The Beach Boys, на которой Брайан Уилсон указан в качестве продюсера. Альбом достиг 7-й позиции в хит-параде, а предваривший его одноимённый сингл занял 5-е место. К тому времени группой был уже записан четвёртый альбом — «Little Deuce Coupe», — с него Уилсон начал отход от темы сёрфинга, особое внимание теперь стало уделяться автомобильной тематике («Little Deuce Coup», «Car Crazy Cutie», «Cherry Cherry Coup»); многие из песен этого периода были написаны в соавторстве с поэтом-песенником Роджером Кристианом (1934—1991). В студии работа над новым материалом обычно начиналась с записи инструментальных дорожек, следом записывался вокальный аккомпанемент, затем песня дорабатывалась путём добавления партий электрооргана, гитары или вокала. Постепенно Уилсон, по совету Джана Берри из дуэта Jan & Dean, стал всё чаще привлекать сессионных музыкантов, таким образом, получая возможность безотлагательно записываться в студии в отсутствие группы. В свою очередь, это привело к более отшлифованному и богаче аранжированному звуку на пластинках The Beach Boys.

Альбом «Little Deuce Coupe» вышел 7 октября 1963 года и занял 4-е место. Алан Джардин стал полноправным членом группы, впервые приняв участие в записи альбома. Вышедший с альбома сингл «Be True to Your School» вышел 28 октября и достиг 6-го места. Автомобильную тему продолжил следующий альбом — «Shut Down Volume 2», — выпущенный 2 марта 1964 года. Он занял 13-е место, а сингл «Fun, Fun, Fun», выпущенный 3 февраля, достиг 5-й позиции. В перерыве между записями этого альбома — с 13 января по 1 февраля 1964 года — The Beach Boys гастролировали в Австралии и Новой Зеландии в рамках коллективного турне «Surfside 64», включавшего, помимо прочих, Роя Орбисона, дуэт Paul & Paula и группу The Surfaris.

В этот момент охватившая США битломания бросила серьёзный вызов популярности The Beach Boys, к тому времени ставшей крупнейшей группой страны. Члены ансамбля были под большим впечатлением от саунда The Beatles. «„I Want to Hold Your Hand“ совершенно потрясла меня, — вспоминал позже Брайан Уилсон. — Я знал, что как группа мы были достаточно хороши, но лишь по прибытию The Beatles я понял, что нужно двигаться дальше… В каком-то смысле The Beatles побили нас. Их песни были более самобытными». Композиции британского коллектива теперь возглавляли американский хит-парад, в то время как у самих The Beach Boys ещё не было своего хита номер один. Уилсон и Лав поставили себе задачу написать самый лучший, насколько можно, материал, чтобы продемонстрировать миру, что у The Beatles есть с кем соперничать. Было решено не ограничивать себя рамками сёрфинга и спортивных автомобилей и не записывать больше «проходной» материал.

Этот качественно новый подход проявился во время записи альбома «All Summer Long», начатой 2 апреля 1964 года. В тот же день Мюррей Уилсон был уволен с поста менеджера: его постоянное вмешательство в процесс создания музыки всё чаще вызывало раздражение у Брайана Уилсона и, наконец, достигло предела терпения. Работа над альбомом продолжалась до 19 мая. Усилия Брайана Уилсона оправдали себя: вышедший 11 мая сингл «I Get Around» занял 1-е место, став первой песней The Beach Boys, возглавившей американский хит-парад. Альбом вышел 13 июля и занял 4-е место. 27 сентября The Beach Boys исполнили две песни с альбома («I Get Around» и «Wendy») в популярной телепередаче «Шоу Эда Салливана».