В медицинском Николай Амосов встретил Бориса Коточигова, с которым они дружили потом тридцать лет – до самой смерти Бориса. Амосов так вспоминал об одном из самых близких своих друзей: «Он был мой ровесник, и жизненный опыт похожий – девятилетка с педагогическим уклоном, учительство в начальной школе. Даже мать у него сельская акушерка. Борис тоже был „читаль“, пожалуй, глубже образован и вообще был умнее меня, хотя ученая карьера его впоследующем остановилась на доценте. Мы сошлись сразу, еще экзамены шли, а мы уже ходили вечером по набережной Двины и вели разговоры о литературе и о политике. Он мне многое рассказал. „Сродство душ“, как раньше говорили».
Второй семестр шел уже легче. Помимо основных предметов учебного плана, Амосов начал увлеченно изучать физиологию, читать и думать о теориях мышления, о регулировании функций. В начале 1936 года умер Иван Петрович Павлов – ученый и герой юности Амосова. Поначалу будущий хирург мечтал о поприще ученого-физиолога, он даже и не помышлял об операциях.
Атмосфера в институте становилась напряженной – разгоралось «дело врачей». Газеты и радио трещали об отравителях, арестовали врачей Левина и Плетнева. Преподаватели института всерьез опасались больших чисток в своих рядах, хоть Архангельск и не Москва. Амосов критически относился к официальной версии этих арестов, не веря пропагандистской шумихе, хотя и боялся, что среди профессуры будут репрессии, но обошлось.
Между тем, его семейная жизнь трещала по швам, отношения с Галей периодически обострялись, сказывались раздельная жизнь и бедность. Любовь прошла, семейная жизнь надоела, детей не было. Обсудили положение с Галей и решили пожить отдельно. Николай Амосов с Галиной разошлись после шести лет брака. Правда, по взаимному согласию, без детей и обязательств.
1 июля 1939 года Амосов получил диплом врача с отличием, поступил в аспирантуру по военно-полевой хирургии. Амосов вспоминал, как это было, – почти случайно: «Перед окончанием института директор Раппопорт (из военных врачей) предложил аспирантуру по военно-полевой хирургии на своей кафедре. Место было единственное – согласился. Так прозаически попал в хирургию». Потом Николай перевелся в клинику факультетской хирургии, к профессору Д. Л. Цимхесу, с которым еще встретится после войны. Цимхес будет научным руководителем Амосова по диссертации, но значительно позже.
Что удивительно, поначалу Амосову хирургия даже не нравилась – «не лежала душа к хирургии, решил дотянуть до летних каникул и просить в Москве о переводе на физиологию». Но перевод в Москву не состоялся, и Амосов оставил аспирантуру. Он рвется на практическую работу и приезжает в родные края, в Череповец, начинает работать ординатором хирургического отделения межрайонной больницы и одновременно преподавать в фельдшерско-акушерской школе.
