В годы Первой мировой войны В.Ф. Войно-Ясенецкий оперировал не только гражданских больных, но и военных, в том числе и раненых пленных. В связи с условиями военного времени в 1914 году больница работала напряженно. «В течение года поступило 1464 больных, 74 из них умерло, 22 после хирургических операций, 52 в терапевтическом отделении. Всего 5 % летальности — это небольшой процент, учитывая военное время. Число коек в больнице увеличилось в 1914 году до 84, вследствие открытия заразного лазарета на 16 коек для раненых, поступивших с театра военных действий», — вспоминает Валентин Феликсович. Несомненно, В.Ф. Войно-Ясенецкому в научной и практической хирургической работе помогали его поразительное чувство осязания и талант художника. Очевидцы рассказывают, что действия его как хирурга были необыкновенно точны, соразмерны и виртуозны. «Тончайшее чувство осязания, очевидно, было врожденным у отца. Он как-то, беседуя с нами, его детьми, на эту тему, решил доказать нам это «на деле“. Сложил десять листков тонкой белой бумаги, а затем попросил давать задания: одним взмахом острого (это было обязательным условием!) скальпеля разрезать любое количество листков. Опыт оказался весьма удачным. Мы были поражены!» — позднее рассказывал его сын Михаил.
Из медицинских отчетов того времени видно, что часто услугами хирурга В.Ф. Войно-Ясенецкого пользовались семьи священников, а также насельники Переславских монастырей и монахини Федоровского монастыря, стоящего недалеко от земской больницы.
Продолжает святитель трудиться и над разработкой нового метода местного обезболивания. В 1915 году монография «Регионарная анестезия» под фамилией В.Ф. Войно-Ясенецкого вышла в свет, а в 1916 году автор защитил ее как диссертацию на степень доктора медицины. Работа над диссертацией заняла у него всего восемь месяцев. После блестящей защиты докторской диссертации ему было присвоено звание доктора медицины и вручена награда Варшавского университета за лучшее сочинение, пролагающее новые пути в медицине. И книга, и диссертация получили высочайшие оценки. Известный ученый профессор Мартынов в официальном отзыве как оппонент писал: «Мы привыкли к тому, что докторские диссертации пишутся обычно на заданную тему с целью получения высших назначений по службе, и научная ценность их невелика. Но когда я читал Вашу книгу, то получил впечатление пения птицы, которая не может не петь, и высоко оценил ее». В диссертацию «Регионарная анестезия» были включены отчеты о деятельности Переславской земской больницы, отличные иллюстрации и фотографии (фотографированием святитель начал увлекаться в Переславле).
