Бедный, но добросовестный студент ежедневно проходил по десять миль пешком, чтобы изучать азы медицины в университете Кейптауна. Ему рано пришлось начать работать, чтобы оплачивать обучение.
В 1946 г. Барнард получил диплом врача и женился на очаровательной медсестре Алейте Лоув. Чтобы купить ей обручальное кольцо, жениху пришлось продать с таким трудом купленный старенький автомобиль. Молодой врач практиковал в Кейптауне, специализируясь в области хирургии, преподавал, писал научные работы и уже в 1953 г. получил степень доктора медицины в медицинской школе при Кейптаунском университете. Важным этапом в его жизни стала трехлетняя специализация в кардиохирургии в качестве аспиранта при университете Миннесоты (США). Здесь впервые Барнард стал проводить операции на открытом сердце.
По возвращении в Кейптаун он создал и возглавил хирургическое отделение больницы Гроте Схур, где были сделаны первые на африканском континенте кардиологические операции. В это же время кардиохирург разработал новые методы замены пораженных сердечных клапанов искусственными. Барнард оперировал не только взрослых, но и детей с врожденными пороками сердца в открытом им отделении в больнице Красного Креста. Его первый маленький пациент, перенесший подобное хирургическое вмешательство, жив до сих пор. Веселый жизнерадостный доктор был большим энтузиастом и не останавливался на достигнутом, а использовал в своей работе все накопленные знания. К тому времени в мире уже были выполнены пересадки почки и печени. Три месяца Барнард проходил специализацию по трансплантации в США, а потом, успешно пересадив почку, вновь стал первым хирургом в Африке, осуществившим подобную операцию.
Почти ежегодно Барнард отправлялся за рубеж изучать опыт коллег. Но, по его собственному признанию, путь к достижению своей цели он увидел после того, как побывал в Москве и ознакомился с уникальными результатами гениального хирурга, биолога и одержимого ученого-экспериментатора Владимира Демихова, который еще в 1951 г. пересаживал собакам донорские сердца, легкие, а одной даже смог подсадить вторую голову. Барнарду, преклонявшемуся перед его достижениями, называвшему Демихова своим учителем и отцом кардиотрансплантологии, наверное, было просто немыслимо предположить, что уникальный советский хирург скончался в нищете, почти всеми забытый. «Если вы почитаете его работы, — говорил он в интервью, — то увидите, каких феноменальных результатов он достиг, проводя операции на животных. Только отсутствие специальной аппаратуры, которая бы позволяла поддерживать искусственное кровообращение, не позволило ему проводить операции на человеке. У нас такое оборудование было…» (Заметим, что в СССР первую успешную операцию осуществил кардиохирург Валерий Шумаков в 1987 г.)
Вернувшись из Москвы домой, Барнард практически забросил клиническую практику на долгие шесть лет, отрабатывая на животных технику трансплантации. Он был одержим одной целью — пересадить сердце от одного человеку к другому.
3 декабря 1967 г. доктор Барнард и бригада из 30 его коллег провели первую в мире трансплантацию сердца в больнице Гроте Схур от 25-летней Дениз Дарваль, получившей смертельные увечья в автомобильной катастрофе, безнадежно больному 54-летнему коммерсанту Луису Вашканскому. Вот как об этом вспоминал сам хирург: «Мы не считали, что делаем прорыв в науке, а просто создавали новую технику операции. Не придали особого значения событию и не сфотографировали ту операцию, не приглашали журналистов. Даже главный врач больницы не знал, что мы делаем в ту ночь».
А ведь Барнард со своими коллегами совершил тогда нечто абсолютно по тем временам недостижимое, на грани научной фантастики, и опроверг традиционные представления людей о неминуемом конце, сумев превратить смерть одного в рождение другого. Хотя операция была произведена виртуозно, пациент умер от пневмонии через 18 дней, поскольку лекарства, которые ему давали, чтобы новый орган не отторгался организмом, снизили иммунитет до нуля. Но уже следующий больной, Филипп Блайберг, прожил с пересаженным сердцем более 19 месяцев. К концу 1968 г. было сделано уже около 100 пересадок сердца в 23 странах мира.