Медицинский путь Валентина Феликсовича начался во время обучения в Петербургской Академии Художеств. Из Академии он послал матери телеграмму о желании поступить на медицинский факультет, но, к сожалению, все вакансии были уже заняты. Ему предложили поступить на естественный факультет с дальнейшей перспективой перехода на медицинский. Войно-Ясенецкий из-за большой нелюбви к естественным наукам отказался от этого предложения и поступил на юридический. В течение года он изучал историю и философию права, политическую экономию и римское право. Затем опять занялся рисованием.

Примерно через 4-5 лет он все-таки преодолел отвращение к естественным наукам и поступил на медицинский факультет Киевского университета. Об этом периоде Войно-Ясенецкий писал: "Когда я изучал физику, химию, минералогию, у меня было почти физическое ощущение, что я насильно заставляю мозг работать над тем, что ему чуждо. Мозг, точно сжатый резиновый шар, стремился вытолкнуть чуждое ему содержание. Тем не менее, я учился на одни пятерки и неожиданно чрезвычайно заинтересовался анатомией. Изучал кости, рисовал и дома лепил их из глины. А своей препаровкой трупов сразу обратил на себя внимание всех товарищей и профессора анатомии. Уже на втором курсе мои товарищи единогласно решили, что я буду профессором анатомии, и их пророчество сбылось. Через 20 лет я действительно стал профессором топографической анатомии и оперативной хирургии."

На третьем курсе Валентин Феликсович страстно увлекся изучением операций на трупах. Умение тонко рисовать и любовь к форме эволюционировали в любовь к анатомии и тонкую художественную работу при препаровке и при операциях на трупах. Из неудавшегося художника он стал художником в анатомии и хирургии. Государственные экзамены сдавал блестяще, на одни пятерки, и профессор общей хирургии сказал ему на экзамене: "Доктор, вы теперь знаете гораздо больше, чем я, ибо вы прекрасно знаете все отделы медицины, а я уж многое забыл, что не относится прямо к моей специальности". Только на экзамене по биохимии он получил тройку.

Медицинская практика Валентина Феликсовича началась в госпитале Киевского Красного Креста возле города Читы (1903). Ему поручили заведование одним из отделений, хотя в отряде были еще два хирурга значительно старше его. Он сразу стал делать крупные ответственные операции на костях, суставах и черепе. Результаты работы были вполне хорошими, несчастий не бывало. Перед окончанием войны он поступил врачом в Ардатовское земство Симбирской губернии, а затем перешел в маленькую больницу на 10 коек в селе Верхний Любаж. Там Валентин Феликсович стал широко оперировать и скоро приобрел заслуженную славу, распространившуюся на другие уезды.

Эта слава сделала его положение в Верхнем Любаже почти невыносимым. Приходилось принимать амбулаторных больных, приезжавших во множестве, оперировать в больнице с девяти часов утра до вечера, разъезжать по большому участку и по ночам исследовать под микроскопом вырезанное при операциях, делать рисунки микроскопических препаратов для своих статей. Скоро для огромной работы не стало хватать и его молодых сил.

В этом селе Валентин Феликсович сделал первую свою трахеотомию. Когда он делал осмотр земской школы, неожиданно прибежала девочка, неся в руках совершенно задыхающегося ребенка. Он поперхнулся маленьким кусочком сахара, который попал ему в гортань. Войно-Ясенецкий решил сделать трахеотомию и попросил учительницу помочь ему, но она, закрыв глаза, убежала. Немного храбрее оказалась старуха-уборщица, но и она оставила врача одного, когда он приступил к операции. Он положил спеленатого ребенка к себе на колени и быстро сделал трахеотомию, протекшую как нельзя лучше, а вместо трахеотомической трубки ввел гусиное перо, заранее приготовленное старухой. К сожалению, операция не помогла, так как кусочек сахара застрял ниже в бронхе.