Esmarch fut l’une des plus grandes autorités en matière de gestion hospitalière et de chirurgie militaire. Son Handbuch der kriegschirurgischen Technik a été écrit pour un prix offert par l’impératrice Augusta, à l’occasion de l’exposition de Vienne de 1877, pour le meilleur manuel d’appareils et d’opérations chirurgicales pour le champ de bataille. Ce livre est illustré par d’admirables diagrammes, montrant les différentes méthodes de bandage et de pansement, ainsi que les opérations chirurgicales telles qu’elles se produisent sur le champ de bataille. Esmarch lui-même a inventé un appareil, qui porte son nom, pour maintenir un membre presque exsangue pendant l’amputation.
Aucune partie de l’œuvre d’Esmarch n’est plus connue que celle qui traite des premiers secours, ses Premiers secours sur le champ de bataille et Premiers secours aux blessés étant des manuels populaires sur le sujet. Ce dernier est la substance d’un cours de conférences qu’il a donné en 1881 à une école de samaritains, la première du genre en Allemagne, fondée par Esmarch en 1881, à l’imitation des classes de l’Ambulance Saint-Jean qui avaient été organisées en Angleterre en 1878. Ces conférences ont été très généralement adoptées comme manuel pour les étudiants en premiers secours, édition après édition ayant été demandées, et elles ont été traduites dans de nombreuses langues, la version anglaise étant l’œuvre de SAR la Princesse Christian.
Aucun cours d’ambulance ne serait complet sans une démonstration du bandage d’Esmarch. C’est une pièce de lin ou de coton à trois côtés, dont la base mesure 4 pieds et les côtés 2 pieds 10 pouces. Il peut être utilisé plié ou ouvert, et appliqué de trente-deux façons différentes. Il répond à tous les besoins pour l’habillage temporaire et les travaux des champs, tandis que sa grande recommandation est que les moyens de le fabriquer sont toujours à portée de main.
En 1857, Esmarch a écrit un article avec le psychiatre Peter Willers Jessen. Ils ont découvert le lien entre la syphilis et la paralysie générale des aliénés.