Benesch a été un pionnier dans l'étude des mécanismes moléculaires de la régulation des gènes neuronaux et de leur implication dans les troubles neurodégénératifs tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Huntington. Ses recherches portaient sur l'expression des gènes dans le cerveau et le rôle de protéines spécifiques dans le développement et le fonctionnement du système nerveux. Elle s'intéressait particulièrement à la compréhension des bases moléculaires de la mémoire et de l'apprentissage, ainsi qu'à la manière dont le cerveau régule l'expression des gènes en réponse à des stimuli environnementaux.
Elle a écrit plus de 250 articles scientifiques et a été rédactrice en chef de plusieurs livres et revues, dont l'Annual Review of Neuroscience et le Journal of Molecular Neuroscience. Elle a également siégé aux comités de rédaction de plusieurs autres revues, notamment Nature, Science et Cell.
Elle a reçu de nombreux prix et distinctions pour ses recherches, notamment le prix Emil von Behring en 1978, le prix Humboldt en 2004 et la Grand-Croix de l'Ordre du mérite de la République fédérale d'Allemagne en 2008. Elle était membre de l'Ordre des mérites de Berlin. -Académie des sciences de Brandebourg, Académie nationale allemande des sciences Leopoldina et Académie nationale des sciences des États-Unis.
Benesch était largement considérée comme l’une des neuroscientifiques les plus influentes de son époque et ses travaux ont eu un impact durable sur le domaine. Elle a été un mentor inspirant pour de nombreux jeunes scientifiques, et on se souviendra d’elle pour son dévouement à la science, sa passion pour la recherche et son engagement indéfectible à comprendre les mystères du cerveau.