Wenckebach wordt vooral herinnerd om zijn werk in de cardiologie. In 1899 beschreef hij onregelmatige impulsen ten gevolge van een gedeeltelijke blokkering van de atrioventriculaire geleiding, waardoor een progressieve verlenging van de geleidingstijd in het hartweefsel ontstond. De toestand werd aangeduid als een “tweedegraads AV-blok” en later het “Wenckebach-fenomeen” genoemd en geherclassificeerd als Mobitz type I-blok in Mobitz’ artikel van 1924. Een soortgelijk verschijnsel kan ook optreden in de sinoatriale knoop, waar het leidt tot een tweedegraads SA-blok van type I, en dit staat ook bekend als een Wenckebach-blok; de twee hebben echter verschillende kenmerken op een ECG.

Sinusritme met acuut inferieur infarct gecompliceerd door type I A-V blok manifesteert zich in de vorm van 5:4 Wenckebach perioden; R-P/P-R reciprociteit.

Wenckebach wordt gecrediteerd voor het beschrijven van de mediane bundel van het geleidingssysteem van het hart die de sinoatriale knoop verbindt met de atrioventriculaire knoop. Deze bundel werd de bundel van Wenckebach genoemd, en is ook bekend als de middelste internodale tractus. De bundel van Wenckebach is één van de drie internodale wegen, de andere zijn de “posterieure internodale weg” (Thorel’s weg), en de “anterieure internodale weg” (waarvan sommige vezels ook projecteren naar de bundel van Bachmann, en dan naar de linker atrium).

Wenckebach was een vroege voorstander van het gebruik van kinine voor de behandeling van paroxysmale atriale fibrillatie.