En 1876, il succède à Traube, mort la même année et sur lequel il écrit un petit livre de souvenirs. De 1885 à 1907, il est un disciple de Friedrich Theodor von Frerichs, directeur de la première clinique médicale de la Charité. En 1903, il y crée le premier service d'oncologie. Il travaille aussi sur les pathologies du cœur, des poumons, des reins et du système nerveux ainsi que sur la diététique, l'hygiène sociale, la tuberculose et le traitement du cancer.
Leyden monte une collecte pour la recherche sur la grippe, la tuberculose et le cancer. Il parvient à créer des sanatoriums.
(avec Alfred Goldscheider) « Die Erkrankungen des Rückenmarkes und der Medulla oblongata », dans Hermann Nothnagel (dir.), Handbuch der speciellen Pathologie und Therapie, vol. 10, Vienne, 1895–1897 :
Christoph Gradmann: Ernst von Leyden. In: Wolfgang U. Eckart, Christoph Gradmann(de): Ärztelexikon. Von der Antike bis zur Gegenwart. 1. Auflage. C. H. Beck'sche Verlagsbuchhandlung, München 1995. (2. Aufl. 2001, 3. Aufl. 2006, Springer Verlag Heidelberg/ Berlin/ New York) (Ärztelexikon 2006)
Peter Voswinckel: Verwässerung und Verleugnung einer Gründungsgeschichte der Onkologie. Ernst von Leyden und seine Bedeutung für Disziplinbildung und Internationalität. Von der „I. Internationale“ (1908) zur „II. Internationale“ (1933). Hrsg. von der Deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Medizinische Onkologie DGHO e.V., Selbstverlag DGHO e. V., Berlin 2019, (ISBN978-3-9818079-8-1).
Les cristaux de Charcot-Leyden, qu'on trouve chez certains allergiques ou des victimes d'infections parasitaires, sont nommés d'après lui. Il les a étudiés en 1872.
