Wenckebach är främst ihågkommen för sitt arbete inom kardiologi. År 1899 gav han en beskrivning av oregelbundna pulser som beror på en partiell blockering av den atrioventrikulära ledningen, vilket skapar en progressiv förlängning av ledningstiden i hjärtvävnaden. Tillståndet kallades ”andra gradens AV-block” och kallades senare för ”Wenckebach-fenomenet” och omklassificerades som Mobitz typ I-block i Mobitz artikel från 1924. Ett liknande fenomen kan också inträffa i sinoatrialknutan där det ger upphov till typ I andra gradens SA-block, och detta kallas också Wenckebach-block; de två har dock olika egenskaper på ett EKG.

Sinusrytm med akut inferior infarkt komplicerad av typ I A-V-block manifest i form av 5:4 Wenckebach-perioder; R-P/P-R-reciprocitet.

Wenckebach är krediterad för att ha beskrivit medianbunten i hjärtats ledningsnät som förbinder sinoatrialknippen med atrioventrikulära knutan. Detta bunt benämndes Wenckebachs bunt, och är även känt som den mellersta internodala trakten. Wenckebachs bunt är en av de tre internodala banorna, de andra är ”posterior internodal tract” (Thorels bana) och ”anterior internodal tract” (varav vissa fibrer också projicerar till Bachmanns bunt och sedan in i vänster förmak).

Wenckebach var en tidig förespråkare som involverade användningen av kinin för behandling av paroxysmalt förmaksflimmer.