Fő területe az epidemiológia, az öröklődés, a genetikai ártalmak és a veleszületett rendellenességek kutatása és megelőzése volt. Elsőként igazolta a magzatvédő vitamin szerepét a fejlődési rendellenességek megelőzésében, elsőként írta le számos veleszületett rendellenesség előfordulási sajátosságait. 1970-ben lett a vezetője a Veleszületett Rendellenességek Országos Nyilvántartásának, 1973-ban létrehozta a Veleszületett Rendellenességek Kóroki Monitorját, melynek segítségével jól kutathatóvá váltak a rendellenességek okai.
Czeizel Endre 1973 óta végzett genetikai tanácsadást, kidolgozta az úgynevezett magyar módszert, az 1980-as években pedig az optimális családtervezési modellt, majd szolgáltatást. Ennek keretében elsőként a családtervezési alkalmasságot tisztázzák, a második lépés a fogamzásra történő három hónapos felkészülés, a harmadik lépésben a fogamzás optimális körülmények közötti elérése után a korai terhesség fokozott védelmét segítik elő. Magyarországon több mint 75 ezer „Czeizel-bébi” született.
Munkássága elismeréseként számos nemzetközi társaság fogadta tagjává, és feladatot vállalt az MTA Orvosi Genetikai Bizottságának munkájában is. Elnöke volt a Magyar Tehetséggondozó Társaságnak, szakértője az ENSZ Egészségügyi Világszervezetének (WHO), részt vett több európai uniós kutatási témában, tagja volt vezető nemzetközi folyóiratok szerkesztőbizottságának.
Czeizel Endre sokrétű szakírói és ismeretterjesztő tevékenységet is végzett, több mint 300 angol nyelvű tudományos közlemény, 28 magyar ismeretterjesztő, valamint 17 tudományos szakkönyv fűződik a nevéhez.
Czeizel Endre egyedülálló életpályát mutathat fel, munkássága nagyon nagy tiszteletet és elismerést érdemel, halálával a magyar orvosgenetikai ismeretterjesztés jeles személyisége távozott – hangsúlyozta Falus András akadémikus. Kiemelte, hogy Czeizel Endre érdeme a genetikai szűrések népszerűsítése, hiszen ennek révén nagyon sok betegség megelőzhető, illetve enyhíthetők a kórképek tünetei. Emellett az ő nevéhez fűződik az optimális családtervezési modell kidolgozása, a genetikai tanácsadás meghonosítása.
A családalapításra készülőkkel folytatott beszélgetések során az ifjú házasoknak olyan valószínűségekre mutatott rá, amelyek bárminemű pánikkeltés nélkül, de mindenképp figyelmet érdemeltek. Czeizel profeszszor ugyanis mindig hangsúlyozta az öröklésbiológia egyik legfontosabb igazságát, azt, hogy a genetika csupán valószínűség. Nem sors, nem végzet, hanem kockázati valószínűség, annak a megnövekedett eshetősége, hogy bizonyos életkorban, bizonyos életmód és körülmények mellett fokozottan érvényesülhetnek az örökölt tulajdonságok – fejtegette Falus András.