Началась Великая Отечественная война, и Николая Михайловича сразу назначили ведущим хирургом полевого госпиталя. Ему везло, каждый раз он оказывался в самом пекле войны. Когда началось наступление под Москвой, к Амосову стали поступать сотни тяжелораненых, и далеко не всех удавалось спасти. Основные диагнозы: заражения, ранения суставов и переломы бедра. Не было ни современных обезболивающих средств, ни сегодняшних средств лечения. Врач мог полагаться лишь на природу раненого бойца, силу его организма: сдюжит — не сдюжит. Нашим хирургам и нашим бойцам не привыкать, вспомним хотя бы времена Пирогова и Склифосовского… Хирург — не Господь Бог. Удачи, к сожалению, чаще сменялись провалами. К приходу «костлявой» Амосов так и не смог никогда привыкнуть. Он разработал собственные методы операций, в какой-то мере снижавшие смертность раненых. Николай Михайлович прошел весь путь войны до победы над Германией, а потом участвовал в войне с Японией. За войну награжден четырьмя орденами. В условиях фронтовой жизни он нашел возможность написать свою первую диссертацию. Опыт военного хирурга здесь оказался бесценным подарком судьбы.
Николай Михайлович описывает это время в статье «Моя биография»: «43-й год. 46-я армия, Брянский фронт. Деревня Угольная, отрезанная снегопадом от большой дороги. В холодных хатах — шестьсот раненых. Высокая смертность, настроение соответствующее. Разрушенные села, работа в палатках, без электричества. Замерзших раненых привозили к нам с передовой целыми колоннами на открытых грузовиках. Мы снимали с машин только лежачих, а тех, кто мог двигаться, отправляли в другой госпиталь. Пока подошел санитарный поезд, накопилось 2300 раненых… 1944 год прошел относительно легко. Поезда ходили регулярно, и трудностей с эвакуацией не было. Тогда же я женился на операционной сестре Лиде Денисенко… Летний прорыв наших войск в Белоруссии. Войска быстро шли вперед, после нескольких переездов подошли к границе Восточной Пруссии. В городе Эльбинг встретили День Победы… Когда пересекли Волгу, надежды на демобилизацию растаяли. Проехав всю Россию, выгрузились в Приморском крае. В августе объявили войну с Японией. Мы приняли легкораненых на границе и двинулись в Маньчжурию. В это время американцы сбросили атомные бомбы, Япония капитулировала. В сентябре нас перевезли в район Владивостока. Здесь госпиталь расформировали: уехали санитары, потом сестры и врачи…»
За годы войны Николай Михайлович приобрел огромный опыт, стал хирургом-виртуозом. На Дальнем Востоке написал несколько научных работ, вторую диссертацию. Раненых прошло через него более 40 тысяч, умерло около семисот: огромное кладбище, если собрать вместе… После расформирования армии он снова оказался в Маньчжурии, лечил больных тифом в лагере военнопленных. В 1946 году Амосов демобилизовался. Нелегко это было, случайно помог С.С. Юдин, заведовавший институтом Склифосовского. После Юдина у нас не было хирурга международного класса: почетный член обществ Великобритании, США, Праги, Парижа, Каталонии, доктор Сорбонны. Побывав с 1948 по 1952 год по доносу в сибирской ссылке, вернувшись, как голодный, набросился на операции. В 1954 году после съезда хирургов Украины, в Симферополе, умер. По ЭКГ — инфаркт, но тромба в коронарных сосудах не нашли. Ему было всего 62 года.
По протекции С.С. Юдина Амосова оставили в Москве. В военкомате выдали на два месяца паек — немного крупы, несколько банок консервов и много буханок хлеба. Жена Лида вернулась для доучивания в пединститут. Почти ежедневно Амосов ходил в медицинскую библиотеку и читал иностранные хирургические журналы. В декабре С.С. Юдин взял Амосова заведовать главным операционным корпусом, для того чтобы он привел в порядок технику. Пришлось вспомнить инженерную специальность: в больнице была кое-какая завалящая аппаратура, и та сломана. Оперировать ему не предлагали, а просить гордость не позволяла. Написал за это время свою, третью уже, кандидатскую диссертацию: «Первичная обработка ран коленного сустава». К счастью, в феврале 1947 года Амосов получил письмо из Брянска от старой знакомой, госпитальной сестры. Она писала, что в областную больницу ищут главного хирурга. Вот где пригодился весь его военный опыт: приходилось оперировать желудки, пищеводы, почки… другие внутренние органы. Особенно хорошо ему удавалась резекция легких — при абсцессах, раке и туберкулезе. Николай Михайлович разработал собственную методику операций.
В 1949 году Амосов выбрал тему для докторской: «Резекция легких при туберкулезе». Направили в Киев делать доклад на эту тему и демонстрировать технику операции. Доклад понравился. По возвращении его пригласили работать в клинику и тут же на кафедру Мединститута читать лекции. Мечты становились реальностью. В 1952 году жена Лида поступила в Киевский мединститут, одержимая мечтой о хирургической карьере. В это же время Амосова пригласили заведовать клиникой в Туберкулезном институте, докторская диссертация была уже представлена к защите. 10 ноября пришло время прощаться с Брянском. Сначала в Киеве хирургия долго не налаживалась. Он ездил в Брянск оперировать легкие и пищеводы. В январе 1953 года получил письмо от своего друга Исаака Асина, патологоанатома: «Не приезжай. Берегись. Тебе угрожают большие неприятности». Против Амосова началось следствие. За пять лет работы в брянской больнице он сделал 200 резекций легких при раках, нагноениях и туберкулезе. Весь удаленный материал хранился в бочках с формалином. Следователь бочки опечатал и предложил Асину сознаться, что Амосов удалял легкие здоровым людям. В отделении быстро провели партийное собрание, на котором об убийствах заговорили в открытую. И никто не выступил в защиту Амосова. Позже выяснилось, что муж одной больничной сестры, следователь, захотел на Амосове сделать карьеру, раскрыть преступника-хирурга. Как раз перед тем в Москве арестовали группу кремлевских «терапевтов-отравителей» во главе с Виноградовым и написали в газетах об их вредительстве. К счастью, 5 марта 1953 года умер Сталин, дело прекратили. Врач из кремлевской больницы, на показаниях которой основывалось обвинение, сначала получила орден Ленина, потом исчезла.
Побывав в Мексике на хирургическом конгрессе и увидев аппарат искусственного кровообращения (АИК), который позволял делать сложнейшие операции на сердце, Николай Михайлович загорелся сделать для своей клиники такой же. Вернувшись в Киев, он засел за эскизы АИКа. Вспомнил, что дипломированный инженер все-таки и когда-то конструировал огромный самолет. За неделю сделал чертеж, аппарат изготовили за два месяца. В начале 1958 года уже пробовали выключать сердце на собаке, а в конце года рискнули перейти на человека. Только третий больной перенес операцию в апреле 1960 года. С тех пор в его клинике с помощью АИКа начали регулярно делать операции больным с врожденным пороком сердца и другой патологией. Одновременно его назначают заведовать отделом биологической кибернетики в Институте кибернетики АН УССР. В 1964 году Валерий Иванович Шумаков пересадил сердце теленка, затем Бернар — сердце человека. Это был вызов профессионализму Амосова, на который ему ответить было нечем. В сентябре 1967 года Николай Михайлович Амосов отправился в Австрию на очередной Международный конгресс хирургов. К этому времени его положение среди хирургов было высокое. Сердечная хирургия с искусственным кровообращением развивалась интенсивно, у него были самые большие и лучшие в стране статистические результаты. Протезирование аортального клапана сердца он поставил на поток.
В 1969 году в США напечатана книга Амосова «Мысли и сердце». Отзывы были прекрасные, и журнал «Look» («Взгляд») прислал к нему корреспондента и фотографа. А началось писательство после одного трагического случая. «Однажды осенью 1962-го, после смерти на операции больной девочки, было очень скверно. Хотелось напиться и кому-нибудь пожаловаться. Я сел и описал этот день. Так возникла глава «Первый день» в книге «Мысли и сердце». Долго правил, выжидал, сомневался. Прочитал приятелям, знакомым, всем нравилось. Напечатали в «Науке и жизни», потом издали книгой. Писатель Сент-Джордж, американец русского происхождения, перевел на английский, были переводы почти на все европейские языки». Писать только начни, потом не остановишься — это ведь своеобразный психоанализ, затягивает, словно наркотик. Потом художественную прозу сменила фантастика, воспоминания, публицистика: «Записки из будущего», «ППГ-22-66», «Книга о счастье и несчастьях», «Голоса времен» и, наконец, «Раздумья о здоровье».
В 1983 году клинику Амосова преобразовали в Институт сердечно-сосудистой хирургии, где, кроме хирургических обязанностей, он исполняет и директорские. 7 января 1986 года. У Николая Михайловича высокое кровяное давление и почти постоянно болит голова. По утрам давление 200, а вечером — все 220. Частота пульса опустилась до 34 ударов в минуту. Необходимость в кардиостимуляторе стала очевидной. 14 января в Каунасе Ю.Ю. Бредикис вшивает Амосову стимулятор, и качество жизни улучшается. Можно даже бегать. И он возобновляет физические нагрузки, доводит их до предельных.
