Międzynarodową sławę naukowca zdobył pracą nad owadami. Opublikował ponad 500 artykułów naukowych, większość z nich o owadach. Pracował nad taksonomią i systematyką wielu rodzin muchówek. Wiele owadów zostało nazwane przez niego, a niektóre noszą jego imię. Enderlein najbardziej zainteresowany był Simuliidae (rodzina muchówek).
Rozgłos przyniosła mu koncepcja cyklogenii mikroorganizmów i hipoteza na temat przyczyn raka. Bazował na istniejących pracach innych naukowców. Koncepcja pleomorfizmu była pod koniec XIX wieku i na początku XX wieku dosyć kontrowersyjna. Ostatecznie jednak górę wzięła koncepcja monomorfizmu Pasteura.
W roku 1925 Enderlein opublikował swoje główne dzieło Bakterien-Cyklogenie, w którym zawarł nie tylko kompleksowy opis hipotezy, ale w tym samym czasie stworzył swoją własną terminologię. Twierdził, że małe nieszkodliwe cząsteczki występują u każdego zwierzęcia i w roślinach, i w określonych okolicznościach mogą zmieniać się w większe i patogenne bakterie lub grzyby. Te najmniejsze cząsteczki zostały nazwane protitami, mogą być symbiotyczne lub endobiontyczne. Protity są małymi koloidami proteinowymi, rozmiarów między 1 a 10 nm. Enderlein dokonał rozróżnienia pomiędzy kwasowymi a alkalicznymi symbiontami.