Wenzel hatte eine bedeutende Anzahl von Personalausstellungen und war auf vielen wichtigen Ausstellungen der DDR vertreten, u.a. von 1958 bis 1983 auf allen Deutschen Kunstausstellungen bzw. Kunstausstellungen der DDR in Dresden.
„Karlheinz Wenzels Malerei besticht durch einen virtuosen Umgang mit Farbklängen und Strukturen. Gegenstand, Atmosphäre und Emotionalität sind genauestens empfunden und teilen sich in ihrer Sinnlichkeit direkt dem Betrachter mit, der das Flimmern der Wüste, erdige Gewächshausschwüle, die Kraft des Sturms, der von See aus das Ufer zerpflückt, zu spüren meint oder sich daran erinnert, wie er von Gewittergüssen klatschnass über Pfützen springend nach Hause eilt. Das Erlebnis von Licht und Landschaft ist oft Ausgangspunkt einer genialen Bildfindung in der Fläche.“
1964 Der Mensch und das Buch (Wandgestaltung, Putzkeramik; mit Karl Kothe; an der Stadtbibliothek Wittenberg)
1965 Polytechnischer Unterricht und Kinderfest (Wandgestaltung, Keramik, je 1,30 × 4,50 m; Wittenberg, Lerchenberg-Siedlung, Foyer der damalige Oberschule)
1966 Allen Kindern Frieden (Öl-Lasurmalerei auf Holz, 3,50 × 2,60 m; Aula einer Oberschule in Wittenberg)
1971 Musische Erziehung (Wandgestaltung, Keramikrelief, glasiert, 2,50 m × 2,80 m; technische Ausführung mit dem VEB Zentrum Bildende Kunst Neubrandenburg; Neubrandenburg-Ost, Außenfassade am Eingang einer damaligen Oberschule)
1972 Freizeitgestaltung und Lebensfreude (Wandbild, Öl-Lasurmalerei auf Holz, 24 m2; Neustrelitz, Speisesaal des Diesellok-Instandhaltungswerks)
1979 Die vier Tageszeiten (Wandgemälde, Kaseinmalerei, Bezirkskrankenhaus Neubrandenburg)
Personalausstellungen (unvollständig)
1975, 1978, 1981, 1987, 2012 Neubrandenburg
1960, 1967, 1976 Wittenberg
1970 Halle
1980 Prenzlau
1987 Berlin
2009 Klempenow, Galerie Burg Klempenow (Arbeiten auf Papier)
2017 Klempenow, Galerie Burg Klempenow
2022 Wittenberg, Altes Rathaus ("Brüder Wenzel – Malerei aus acht Jahrzehnten"; mit Manfred Wenzel)
Literatur
Ingrid Schulz: Wandbilder von Karlheinz Wenzel. In: Bildende Kunst, Berlin, 12/1969, S. 631–634