Carl Linnaeus példáját követve Willan megkísérelte a bőrbetegségek rendszertani osztályozását, leírva az impetigo, lupus, psoriasis, scleroderma, ichthyosis, sycosis és pemphigus betegségeket. Willan portréja hosszú évekig a British Journal of Dermatology címlapján szerepelt. Willan és Bateman együttműködve a világon elsőként tett kísérletet a bőrbetegségek anatómiai szempontú osztályozására.

1790-ben Willan a bőrbetegségek osztályozásáért megkapta a Fothergill Aranyérmet a Londoni Orvosi Társaságtól. Ugyanebben az évben publikálta “A Remarkable Case of abstinence” című beszámolóját, amely egy fiatal angol esetét részletezte, aki 1786-ban halt meg 78 napos böjtölés után – ez az egyik legkorábbi beszámoló a férfiak étkezési zavarairól.

Egyik munkájának egy példányát németre fordították, és 1799-ben Breslauban kiadták. Az angol nyelvű változat elveszett.

1798-ban Willan leírta a pékek kezét és karját érintő psoriasis diffusa nevű foglalkozási betegséget, 1799-ben pedig először írta le a gyermekkori exanthemás kiütést, az erythema infectiosumot.

Willan 1808-as, On Cutaneous Diseases című könyve mérföldkő a bőrgyógyászat és az orvosi illusztráció történetében, és tartalmazza a “lupus” szó első használatát a bőrgümőkór leírására.

A közelmúltban újra kiadták az 1782-ben Londonban megjelent, a Croft-on-Tees-i kénes vízről szóló tanulmányát.