Хотя на Западе об этом не знали, значительное количество исследований по пересадке сердца велось в Московском государственном университете. Выдающийся Владимир Демихов начал свои эксперименты в 1940-х годах, но они были прерваны войной. Его первоначальная концепция заключалась в том, чтобы использовать донорский орган в качестве вспомогательного насоса в груди, а не удалять больное сердце пациента. Он провел более 250 лабораторных трансплантаций, пробуя множество разных методов. Дольше всего прожила собака по кличке Борзая, которой 4 октября 1956 года пересадили второе сердце. Пес вел максимально активный образ жизни, возможный в лабораторных условиях, пока не умер на 32-й день после операции из-за фибрилляции донорского сердца.
У Демихова не было АИК, и его беспокоил тот факт, что время, которое занимали на многочисленные сосудистые анастомозы, зачастую приводило к повреждению мозга. В итоге он сменил тактику и с поразительной изобретательностью начал пересаживать сердце и легкие как единое целое. Собаки лежали рядом на операционном столе, и Демихов использовал резиновые трубки и временные соединения, чтобы достичь своей цели, не прерывая кровообращения у животных и донорского органа. В 1951 году, спустя 67 попыток, он добился шестидневного послеоперационного выживания собаки по кличке Дамка.
Хотя для того времени результаты были поразительными, другие аспекты его экспериментов были сомнительными и разозлили многих из тех, кто о них узнал. Он провел серию операций по пересадке голов щенков на шеи взрослых собак. Через несколько минут пересаженные головы начинали реагировать на стимулы окружающей среды и лакали воду, когда испытывали жажду. Демихову также удалось пересадить голову так, чтобы она была непрерывным продолжением позвоночника, благодаря чему все четыре лапы совершали беговые движения. Максимальная продолжительность жизни после этих странных экспериментов составила 29 дней, но Демихов после этого трансплантировал желудочно-кишечный тракт целиком, включая поджелудочную железу и печень, а затем и всю нижнюю половину тела.
Хотя его старания были хирургическим достижением, они внесли малый вклад в науку, так как у Демихова не было метода подавления иммунитета животных-реципиентов. Это были эксперименты из серии «Почему? Потому что он существует».
В 1960 году Демихов написал книгу, что сделало его работу доступной исследователям и даже широкой общественности на Западе. Дэвид Уитли, в то время студент-медик из Кейптауна, вспоминал, как он, находясь в раздевалке для хирургов в больнице Грут-Шур, увидел статью о проведенных Демиховым трансплантациях голов в газете
В конце 1950-х годов Уэбб и Ховард применили кардиоплегический раствор Мелроуза к вырезанным собачьим сердцам, которые несколько часов хранились при температуре 4°C, а затем были пересажены. Если трансплантация человеческого сердца когда-нибудь станет реальностью, предположили они, донорский орган придется перевозить на большие расстояния и потребуется большой запас времени, чтобы получить доступ к сердцу, подготовить пациента и провести операцию.
В 1959 году Дональд Росс и сэр Рассел Брок из больницы Гая описали шесть разных способов удалить сердце и пересадить его реципиенту. Их работа имела особое значение, поскольку в ней был введен принцип отделения сердца от половой вены и легочных вен путем простого разрезания стенок левого и правого предсердий. Так получалось сформировать широкие манжеты у правого и левого предсердий, и это был первый метод, который сократил потребность в трудоемких отдельных соединениях вен донора и реципиента. Две большие манжеты вместо шести маленьких анастомозов.