Especializou-se em neurologia clínica, e fez contribuições importantes em seus estudos sobre a epilepsia, a narcolepsia, apraxia e distúrbios da fala. Em 1912, ele descreveu a degeneração hepatolenticular numa dissertação de mestrado, que foi premiada com uma medalha de ouro, intitulada "Degeneração lenticular progressiva". Foi homenageado por sua pesquisa sobre a doença e, posteriormente, o transtorno se tornou conhecido como "doença de Wilson". Credita-se a ele a introdução do termo "extrapiramidal" na neurologia, neste mesmo tratado.