На фронте Николай Михайлович женился на прекрасной операционной сестре-украинке Лидии Денисенко, которая пошла на войну добровольно после третьего курса пединститута и служила в медсанбате, а после выхода из окружения была прикомандирована к его госпиталю. Но если для большинства солдат война закончилась, то для супругов Амосовых продолжалась до сентября 1945 г. в Маньчжурии. Служить в армии Николай Михайлович ужасно не хотел. Но уйти ему, майору, удостоенному многих боевых наград, было очень непросто. Помог второй диплом – инженерный. Амосов получил назначение от Министерства медицинской промышленности заведовать главным операционным корпусом Института Склифосовского и приводить в порядок технику. «Грустный и неприятный период жизни… Не прижился я тогда, в 46-м, в Москве. И не потому, что комната была в четыре метра, еда плохая и короста на голове. Работы не было, хирургии… И смотреть чужую работу надоело. Отравлен самостоятельностью: "Дай мне, и я сделаю"».
Да и научным работам Амосова долго не давали ходу: он получил отрицательные отзывы на три диссертации, а восемь научных статей даже не рискнул отослать. Столичному безделью Николай Михайлович предпочел напряженную работу заведующим отделением в Брянской областной больнице, став одновременно главным хирургом области. За шесть лет выполнил много новых и уже знакомых по фронту операций: на желудке, на пищеводе, на почках. Но самыми важными были резекции легких – при абсцессах, раке и туберкулезе. До тех пор он никогда их не делал, поэтому сам разработал методику и за четыре года прооперировал больных больше всех в стране – свыше трех тысяч.
В 1948 г. Николай Амосов защитил кандидатскую диссертацию и уже через год выбрал тему для докторской: «Резекции легких при туберкулезе». В 1952 году диссертация была готова и получила положительный отзыв академика А.Н. Бакулева. В том же году Амосов был приглашен на работу в Киев руководителем клиники грудной хирургии Киевского научно-исследовательского института туберкулеза и грудной хирургии. Переезжать ему не хотелось. «Брянские годы, с 47-го по 52-й, самые светлые в моей жизни. Испытал хирургическое счастье, дружбу с подчиненными. Потом такого уже не было, – вспоминал Амосов и признавался: – Хирургом меня сделала война. Но настоящим – Брянск». Однако на переезде настояла жена. Она к тому времени окончила пединститут и решила стать… хирургом, для чего и поступила в Киевский мединститут. С этого времени жизнь исконно русского человека была связана с Украиной, и он вошел в первую десятку личностей, определявших ее облик в XX в. Николай Михайлович в марте 1953 г. защитил докторскую диссертацию и был избран заведующим кафедрой в Киевском медицинском институте.
