Мать воспитывала сына одна, жили буквально за чертой бедности. Осваивать медицину на практике после ВУЗа Амосову пришлось в условиях военно-полевой хирургии — началась война. Госпиталь перемещался на лошадях по полям сражений. Через руки его команды из пяти человек за войну прошло более 40 тысяч раненых.
Первые попытки помочь детям с тяжелыми пороками сердца были сделаны им в 1955 году. Первая удачная операция, проведенная с помощью амосовского аппарата искусственного кровообращения, состоялась в 1960 году. А в 1962 году Амосов придумал особые искусственные клапаны для сердца.