Em Limeira, preocupado em não perder o vínculo com a medicina européia, Lutz pensou em estudar questões que poderiam ser relevantes para seus pares no Velho Mundo. Embora as relações entre clima, raças e doenças constituíssem um tema atraente para os europeus, durante esse período Lutz voltou-se, sobretudo, para os parasitos que causavam males a sua heterogênea clientela, e para os animais com os quais ela convivia. Com esses trabalhos Lutz participa, portanto, do nascimento da própria helmintologia como disciplina autônoma. Até então, alguns parasitas eram conhecidos, especialmente os de maior porte, mais fáceis de observar, e nada se sabia sobre sua transmissão e ação patogênica. Muitos supunham que a sua presença fosse benéfica, outros pensavam exatamente o contrário. Ao longo de sua carreira como cientista, Lutz irá publicar quarenta trabalhos sobre os helmintos, afora as freqüentes referências a problemas helmintológicos em relatórios e notas de viagem.
No artigo sobre a ancilostomíase, publicado em 1885, Lutz começa a divulgar os resultados dessa linha de investigações: examina o ancilóstomo e a doença por ele ocasionada, sob os aspectos histórico e geográfico, morfológico, biológico, clínico, terapêutico e profilático. Havia controvérsias sobre o papel desses helmintos na patologia que muitos ainda classificavam como hipoemia tropical, encarando os vermes como conseqüência da doença produzida por fatores climáticos associados à má alimentação, à dormida ao relento e à depressão física, entre outros motivos. Lutz confirmou as verificações de Grassi, Leuckart e outros acerca do ciclo de vida livre do helminto, e estudou as condições que favoreciam a evolução do parasita, desde a fase de ovo, eliminado com as fezes do hospedeiro, até a fase de larva enquistada, identificando o hematofagismo do verme adulto, fato então controvertido entre os parasitologistas.
Outro tema que pesquisou foi o ciclo evolutivo do Ascaris lumbricoides e a doença que ocasionava no hospedeiro humano. Trabalhando independentemente, em 1887 chegou às mesmas conclusões de Grassi e comprovou a infestação do homem pela ingestão dos ovos embrionados do verme, negando, desta forma, a existência de um hospedeiro intermediário, hipótese defendida por Leuckart e outros investigadores.
Lutz preocupou-se com a epidemiologia das helmintoses humanas – ancilostomose, oxiurose, ascaridiose e tricocefalose –, formulando conceitos que, na maioria, são válidos ainda hoje. Sobre a ascaridiose, indicou a freqüência das infestações domiciliárias e as epidemias familiais muito antes de outros observadores. Estudando as tênias, verificou que a Tenia solium era mais comum na população de origem alemã do que entre os brasileiros, fato que atribuiu aos diferentes hábitos alimentares. Lutz foi ainda o primeiro a registrar infestações humanas de Hymenolepis nana e H. diminuta no Brasil.
No período em que viveu no Havaí, continuou a pesquisar helmintoses de animais domésticos, destacando-se seu estudo sobre a Fasciola hepatica. Estudou os moluscos de água doce das ilhas do Havaí, determinou as espécies que serviam de hospedeiras intermediárias do verme e as condições que favoreciam a proliferação do parasita entre o gado. Esse trabalho, como mais tarde lembrará o próprio Lutz, foi muito útil para a realização de sua pesquisa mais importante na área: o estudo do Schistosoma mansoni e dos moluscos responsáveis pela propagação da esquistossomose.
