Seguendo l’esempio di Carl Linnaeus, Willan tentò una classificazione tassonomica delle malattie della pelle, descrivendo impetigine, lupus, psoriasi, scleroderma, ittiosi, sicosi e pemfigo. Il ritratto di Willan fu riprodotto sulla copertina del British Journal of Dermatology per molti anni. Willan e Bateman lavorando insieme fornirono il primo tentativo al mondo di classificare le malattie della pelle da un punto di vista anatomico.

Nel 1790, Willan ricevette la medaglia d’oro Fothergill dalla Medical Society di Londra per la sua classificazione delle malattie della pelle. Nello stesso anno pubblicò un resoconto intitolato “A Remarkable Case of Abstinence”, che descriveva in dettaglio il caso di un giovane inglese che morì nel 1786 dopo aver digiunato per 78 giorni – uno dei primi resoconti di disturbi alimentari negli uomini.

Una copia di una delle sue opere fu tradotta in tedesco e pubblicata a Breslau nel 1799. La versione inglese è andata perduta.

Nel 1798, Willan descrisse la malattia professionale psoriasi diffusa, che colpisce le mani e le braccia dei panettieri, e nel 1799 descrisse per la prima volta l’eruzione esantematica dell’infanzia conosciuta come eritema infettivo.

Il libro di Willan del 1808, On Cutaneous Diseases è una pietra miliare nella storia della dermatologia e nell’illustrazione medica e contiene il primo uso della parola “lupus” per descrivere la tubercolosi cutanea.

Il suo studio dell’acqua sulfurea di Croft-on-Tees, pubblicato nel 1782 a Londra, è stato recentemente ripubblicato.