Son chef-d'œuvre est sans aucun doute son Dictionnaire étymologique du français (dont le titre original allemand est le Französisches Etymologisches Wörterbuch).
1912 : Die Ausdrücke für die Fehler des Gesichtsorgans in den romanischen Sprachen und Dialekten : Eine semasiologische Untersuchung. Thèse de doctorat, université de Zürich. Revue de dialectologie romane, no 3 (1911) et no 4 (1912) ; éd. intégrale, Hambourg, Soc. Intern. de Dialectologie Romane, 1912.
1918 : Zur Benennung des Schafes in den romanischen Sprachen : ein Beitrag zur Frage der provinziellen Differenzierung des spätern Lateins. Thèse d'habilitation, Berne. Berlin, Akademie der Wissenschaften / G. Reimer.
1922-2002 : Französisches Etymologisches Wörterbuch, eine Darstellung des galloromanischen Sprachschatzes, Bâle, Presses universitaires de Bâle.
1930 : Der Einfluß der germanischen Sprachen auf den französischen Wortschatz, discours inaugural délivré à l'occasion de sa prise de fonctions à l'université de Leipzig.
1932 : Das Ineinandergreifen von deskriptiver und historischer Sprachwissenschaft, Leipzig, Hirzel.
1932 : avec Oscar Bloch, Dictionnaire étymologique de la langue française, Paris, PUF.
1934 : Évolution et structure de la langue française, Berne, A. Francke.
1934 : Bibliographie des dictionnaires patois galloromans, Genève, Droz ; dans les dernières éditions avec Hans-Erich Keller et Robert Geuljans ; nouv. éd. entièrement revue et mise à jour, 1969, portant le titre : Bibliographie des dictionnaires patois galloromans (1550-1967).
1939 : Die Entstehung der romanischen Völker, Halle-sur-Saale, Max Niemeyer.
Traduction française : Origines des peuples romans, trad. par Claude Cuénot de Maupassant, Paris, PUF, 1941.
1943 : Einführung in die Problematik und Methodik der Sprachwissenschaft, Halle-sur-Saale, M. Niemeyer ; 2e éd. avec Stephan Ullmann.
Traduction française : Problèmes et méthodes de la linguistique, trad. par Pierre Maillard, Paris, PUF, 1946.
1946 : Raccolta di testi antichi italiani, Berne, A. Francke.
1947 : avec Paul Zumthor, Précis de syntaxe du français contemporain, Berne, A. Francke.
1950 : Die Ausgliederung der romanischen Sprachräume. Stuttgart, Francke.
Traduction française : La fragmentation linguistique de la Romania, éd. revue et augmentée, trad. par J. Allières et G. Straka, Paris, Klincksiek, 1967.
1952 : avec R. Hallig, Begriffssystem als Grundlage für die Lexicographie Versuch eines Ordnungsschemas / Système raisonné des concepts pour servir de base à la lexicographie ; essai d'un schéma de classement, Berlin, Akademie-Verlag ; nouv. éd. augmentée, 1963.
(avec sa femme Ida von Wartburg-Boos) Die Göttliche Komödie : Aus dem Italienischen übersetzt von Ida und Walther von Wartburg. Kommentiert von Walther von Wartburg, Zurich, Manesse, 1963.
Umfang und Bedeutung der germanischen Siedlung in Nordgallien im 5. und 6. Jahrhundert im Spiegel der Sprache und der Ortsnamen, dossier de la revue Vorträge und Schriften (Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin), 1950, no 36 (Berlin, Akademie-Verlag).
Die griechische Kolonisation in Südgallien und ihre sprachlichen Zeugen im Westromanischen, dossier de la revue Zeitschrift für romanische Philologie, 1953, vol. 68, no 1 et 2 (Tübingen, Niemeyer).
Jean-Pierre Chambon et Georges Lüdi (dir.), Discours étymologiques : actes du colloque international organisé à l'occasion du centenaire de la naissance de Walther von Wartburg, Bâle, Freiburg i. Br., Mulhouse, 16-, Tübingen, Niemeyer, 1991.