Observó que una enferma con edemas, por una insuficiencia cardiaca congestiva, mejoró sensiblemente tras tomar una infusión de hierbas.

Estudió la composición de la misma, descubriendo que el efecto beneficioso era debido a la planta “foxglobe” (Digitalis purpurea).

Consiguió identificar su principio activo, que es la digital o digoxina.

En 1785, Withering publicó su trabajo An Account of the Foxglobe and some of its medical uses, en el que describía los ensayos clínicos que realizó para demostrar los efectos farmacológicos de la digital y su toxicidad.

El estudio de estas plantas le llevó a ser un gran botánico, en 1776 publica el tratado The botanical arrangement of all the vegetables naturally growing in Great Britain. Se trata del primer estudio sistemático, basado en la nomenclatura de Linneo,de la flora de Gran Bretaña.

A pesar de sufrir una tuberculosis pulmonar grave tuvo una vida científica extraordinariamente activa y fructífera.  Fue miembro de la prestigiosa Royal Society.

Para facilitar el estudio de las plantas en la naturaleza, sintió la necesidad de disponer de un microscopio, pequeño, compacto y de fácil transporte. En 1776 describió este pequeño aparato fabricado en latón que mide solo 9,5 cm de alto con una base circular de 5,5 cm de diámetro, se guarda en un pequeño cilindro de cartón. Los aumentos que permite son de 5 a 20 veces con imágenes nítidas.

Este sencillo microscopio tuvo un éxito extraordinario fabricándose durante muchos años, además su diseño original es tan sencillo que prácticamente no ha sufrido variaciones.

Whitering a través de su amigo Erasmus Darwin le regaló a Charles Darwin uno de sus microscopios, que sería utilizado ampliamente por este en sus viajes.