Затем Святослав встал на распутье – что делать дальше? В технический вуз он поступать не хотел, потому что не любил чертить. Остановился на медицинском, потому что человеческий организм – тот же самый технический прибор, не менее сложный, чем какой-нибудь автомобиль. Кстати, поступил в Ростовский мединститут он с трудом и только благодаря тому, что мужчин в медицине катастрофически не хватало. Учеба давалась непросто: жилось трудно, мать бралась за любую работу, чтобы прокормить семью; Святослав в свободное время проявлял и печатал фотографии, чтобы заработать; да и добираться на костылях до учебного заведения – занятие не из легких. Но молодой человек не сдавался, занялся плаванием, побеждал в заплывах, постоянно работал над собой. К примеру, в 1947 году Святослав Федоров, человек с ампутированной ногой, стал чемпионом Ростова по плаванию.
Федоров стал офтальмологом – сказалось его увлечение оптикой и фотографией. На шестом курсе уже самостоятельно проводил операции, а вот в ординатуру удалось попасть лишь в 1955 году, после того, как отца реабилитировали. Как вспоминал Федоров: «Отца выпустили со справкой: “Претензий к Федорову Н.Ф. со стороны Советской власти нет, отпущен ввиду отсутствия состава преступления». После окончания института Святослав работал сельским врачом в маленькой районной больнице в станице Вешенская, а когда женился, то они с супругой уехали в уральскую Лысьву, где глазное отделение было все-таки чуть лучше, да и Пермь располагалась недалеко.
В 1954 году Федоров использовал разработанный им способ во время операции, прошедшей по итогу весьма успешно. Также подготовил научный доклад на тему удаления хрусталика вместе с капсулой при помощи специальной петельки. До этого технология хирургического вмешательства была совсем иной и не приносила значительных результатов. Однако применять данную разработку не спешили. Академик Н.С. Чистяков выразился так: «Интересно, ново, даже революционно! Но рисковать не стоит, в практику внедрять тоже не стоит», – с чем абсолютно не согласен был Федоров, считавший, что без экспериментов и новых протоколов лечения глаз советская офтальмология будет топтаться на месте.
В 1955 году Федоров поступил в ординатуру Ростовского мединститута. За два года и два месяца написал диссертацию «Связь между слепым пятном и зрительным нервом при заболеваниях центральной нервной системы» и успешно ее защитил. Однако в Ростове работы для выпускника ординатуры не нашлось.
В августе 1958 года Федоров узнал о вакансии заведующего отделением чебоксарского филиала НИИ глазных болезней им. Гельмгольца. Он подал заявку на нее и выиграл конкурс. На тот момент Святослав уже интересовался проблемой зрительных нервов и хрусталиков глаз, создавая собственные новаторские методы, но для полных исследований не хватало оборудования и практики. Он надеялся, что новая должность поможет ему в этом. Но директор НИИ запретил Федорову заниматься подобным в клинике. Это не остановило талантливого хирурга, и он начал практиковать на кухне служебной квартиры. У него остро встал вопрос об искусственных хрусталиках, в СССР их не производили. Федоров хорошо разбирался в этом вопросе, знал их структуру, устройство, оптические свойства, но сам изготовить не мог. Он искал мастеров, которые могли бы ему помочь, показывал им чертежи, но никто не брался. Пока наконец слесарь чебоксарского электроаппаратного завода С. Мильман в 1959 году по заказу Федорова не изготовил из пластмассы первые искусственные хрусталики глаз. В то время пациентами глазного доктора стали кролики. С помощью новых хрусталиков Федоров планировал существенно улучшить зрение животных. Результаты превзошли ожидания.
В 1960 году Федоров берется за непростую операцию по имплантации искусственного хрусталика 12‑летней девочке, Лене Петровой. После хирургического вмешательства ребенок стал видеть. Но последовал грандиозный скандал. Эксперимент получил огласку, и руководство Министерства здравоохранения запретило проводить эксперименты на людях. Из Чебоксарского НИИ Федорову пришлось уйти, его опыты били названы «антифизиологичными». Против новшества резко высказался главный офтальмолог страны. Однако отдельные специалисты одобрили новаторство хирурга. Профессор Т.И. Ерошевский писал: «Считаю, что Вам следует настойчиво продолжать свои исследования с искусственными хрусталиками. Замечательно, что Вам удалось разрешить в условиях Вашего города технологию процесса, проделать операцию на животных и человеке. За Вами теперь приоритет, а нам, советским офтальмологам, это важно, так как операция с искусственными линзами до сих пор является монополией Запада…». Кроме того, подключился журналист А.А. Аграновский, поддержавший идеи врача и напечатавший в «Известиях» статью «Открытие доктора Федорова». Она заинтересовала Министерство здравоохранения СССР, Федорова вызвали в Москву. Его доклад посчитали заслуживающим внимания, Федорову разрешили заниматься разработкой своей концепции.