Wenckebach es recordado principalmente por sus trabajos en cardiología. En 1899 proporcionó una descripción de los pulsos irregulares debidos al bloqueo parcial de la conducción auriculoventricular, creando un alargamiento progresivo del tiempo de conducción en el tejido cardíaco. Esta afección se denominó «bloqueo AV de segundo grado» y posteriormente se denominó «fenómeno de Wenckebach» y se reclasificó como bloqueo de tipo I de Mobitz en el artículo de 1924. También puede producirse un fenómeno similar en el nodo sinoauricular, que da lugar a un bloqueo SA de segundo grado de tipo I, y que también se conoce como bloqueo de Wenckebach; sin embargo, ambos tienen características distintas en un ECG.

Ritmo sinusal con infarto inferior agudo complicado por un bloqueo A-V de tipo I que se manifiesta en forma de períodos de Wenckebach de 5:4; reciprocidad R-P/P-R.

Se atribuye a Wenckebach la descripción del haz mediano del sistema de conducción del corazón que conecta el nodo sinoauricular con el nodo auriculoventricular. Este haz recibió el nombre de haz de Wenckebach, y también se conoce como tracto internodal medio. El haz de Wenckebach es una de las tres vías internodales, siendo las otras el «tracto internodal posterior» (vía de Thorel), y el «tracto internodal anterior» (algunas fibras del cual también se proyectan al haz de Bachmann, y luego a la aurícula izquierda).

Wenckebach fue uno de los primeros defensores del uso de la quinina para el tratamiento de la fibrilación auricular paroxística.