On se souvient principalement de Wenckebach pour ses travaux en cardiologie. En 1899, il a fourni une description de pouls irréguliers dus à un blocage partiel de la conduction auriculo-ventriculaire, créant un allongement progressif du temps de conduction dans le tissu cardiaque. Cet état a été appelé « bloc AV du second degré », puis « phénomène de Wenckebach » et reclassé comme bloc de type I de Mobitz dans l’article de Mobitz de 1924. Un phénomène similaire peut également se produire dans le nœud sinusal où il donne lieu à un bloc SA de deuxième degré de type I, et ceci est également connu sous le nom de bloc de Wenckebach ; les deux ont cependant des caractéristiques distinctes sur un ECG.

Rythme sinusal avec infarctus inférieur aigu compliqué par un bloc A-V de type I se manifestant sous la forme de périodes de Wenckebach 5:4 ; réciprocité R-P/P-R.

Wenckebach est crédité de la description du faisceau médian du système conducteur du cœur qui relie le nœud sinusal au nœud auriculo-ventriculaire. Ce faisceau a été nommé faisceau de Wenckebach, et est également connu sous le nom de tractus internodal moyen. Le faisceau de Wenckebach est l’une des trois voies internodales, les autres étant le « tractus internodal postérieur » (voie de Thorel), et le « tractus internodal antérieur » (dont certaines fibres se projettent également dans le faisceau de Bachmann, puis dans l’oreillette gauche).

Wenckebach a été l’un des premiers défenseurs impliquant l’utilisation de la quinine pour le traitement de la fibrillation auriculaire paroxystique.