Ebstein folgte 1874 dem Ruf der Georg-August-Universität Göttingen auf ihren Lehrstuhl für Innere Medizin. Damit war er Nachfolger von Karl Ewald Hasse. Mit großer Energie widmete er sich dort der Forschung und Lehre sowie dem Ausbau der Klinik. In seiner Amtszeit wurde die neue Medizinische Klinik an der Humboldtallee errichtet. 1906 wurde er emeritiert.
Sein Sohn war der als bibliophiler Sammler und Autor in Erscheinung getretene Mediziner Erich Ebstein, ein Freund Erich Mühsams.
Ebsteins Forschungsschwerpunkt waren die Stoffwechselkrankheiten. Zu seinen Lebzeiten galt er weltweit als einer der bedeutendsten Spezialisten auf diesem Gebiet. Eine Reihe von Syndromen und Anomalien sind nach ihm benannt:
Armanni-Ebstein-Nephropathie, eine besondere Form der diabetischen Nephropathie
Wilhelm Ebstein ist nicht zu verwechseln mit dem englischen Virologen Anthony Epstein (1921–2024), dem Mitentdecker des Epstein-Barr-Virus.
Publikationen
De mutationibus cocti crudique amyli fluifo oris tractati. Dissertation. Berlin 1859.
Die Recidive des Typhus. Habilitationsschrift. Breslau 1869.
Die Fettleibigkeit (Corpulenz) und ihre Behandlung nach physiologischen Grundsätzen. 7. Auflage. Wiesbaden 1887.
Das chronische Rückfallsfieber, eine neue Infectionskrankheit. In: Berlin Klin Wochenschr. Band 24, 1887, S. 565–568.
Fett oder Kohlenhydrate. Wiesbaden 1885.
Wasserentziehung und Anstrengende Muskelbewegungen. Wiesbaden 1885.
Nierenkrankheiten Nebst den Affectionen der Nierenbecken und der Urnieren. In: Von Ziemssen's "Handbuch der Speziellen Pathologie und Therapie". 2. Auflage. Band 9.
Über Drüsenepithelnekrosen beim Diabetes mellitus mit besonderer Berücksichtigung des diabetischen Coma. In: Deutsches Archiv für klinische Medicin. Band 28, Leipzig 1880–1881, S. 143–242.
Über die acute Leukämie und Pseudoleukämie. In: Deutsches Archiv für klinische Medicin. Leipzig 1889.
