W 1969 roku ukazała się książka Henniga Die Stammesgeschichte der Insekten, próbująca podsumować całą ówczesną wiedzę o filogenezie owadów. W 1981 roku została przetłumaczona na język angielski i opublikowana pod tytułem Insect Phylogeny. Hennig był jednym z nielicznych paleoentomologów zajmujących się pokrewieństwem owadów na poziomie ponadgatunkowym, gdyż paleoentomologia – w przeciwieństwie do większości innych działów paleontologii – opiera się głównie na opisie odnalezionych skamieniałości. Hennig nie lekceważył znaczenia skamieniałości dla rekonstruowania powiązań filogenetycznych pomiędzy taksonami.
Systematyka filogenetyczna Najbardziej znanym osiągnięciem Henniga jest stworzenie „systematyki filogenetycznej”. Hennig twierdził, że systematyka powinna uwzględniać filogenezę organizmów, z czym nie zgadzała się większość ówczesnych systematyków. Utrzymywał, że hierarchiczna klasyfikacja tworzona przez naukowców jest adekwatna, jednak jej użyteczność wzrasta tylko wówczas, gdy poprawnie odzwierciedla filogenezę.