Dorobek naukowy 16 listopada 1898 Wertheim jako pierwszy przeprowadził radykalną histerektomię z dojścia brzusznego u pacjentki z rakiem szyjki macicy. Operacja obejmowała resekcję macicy, przymacicz, przypochwia i węzłów chłonnych miednicznych. Z czasem jako operacja Wertheima znalazła stałe miejsce w chirurgii ginekologicznej. Operację opisał w dwóch pracach w 1900Wertheim E. Zur Frage der Radicaloperation beim Uteruskrebs. Archiv für Gynäkologie 61, 627-668 (1900)Wertheim E. Zur Frage der Radicaloperation beim Uteruskrebs. Archiv für Gynäkologie 65, 1-39 (1902) i 1902 roku. W 1911 roku ukazała się praca, w której zreferował wyniki 500 przeprowadzonych operacjiWertheim E. Die erweiterte abdominale Operation bei Carcinoma colli uteri (auf Grund von 500 Fällen). Berlin-Vienna, 1911..
W 1919 roku przedstawił nowy sposób operacyjnego podwieszenia wypadającej macicy, znany jako operacja Wertheima IIWertheim E. Die operative Behandlung des Prolapses mittelst Interposition und Suspension des Uterus. Berlin, 1919.
Wertheim prowadził też badania nad rzeżączką dróg rodnych i wykazał obecność gonokoków w jamie otrzewnej. Odkrył też, że gonokoki najlepiej hodować na podłożach z dodatkiem ludzkiego osocza.