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.