Postuló la existencia de un enzima respiratorio activador del oxígeno, descubrió su inhibición por el cianuro y demostró que el hierro era indispensable en la respiración. Utilizó recursos de la física y de la química que, hasta entonces, todavía seguían al servicio de la exploración del mundo inorgánico.
Uno de sus grandes hallazgos fue demostrar que las células utilizan oxígeno, lo que ayudó a clarificar numerosos procesos metabólicos.
A Warburg se le reconocen, además, varias decenas de hallazgos que han tenido gran significado en lo que denominamos investigación básica.
