В 1955 году назначен заведующим ортопедо-травматологическим отделением Курганского областного госпиталя инвалидов Великой Отечественной войны. Будучи заведующим хирургическим отделением Курганского областного госпиталя для инвалидов войны, где перед его глазами проходили сотни бойцов с последствиями повреждений костей, которым проводимое лечение практически не давало результата, Г. А. Илизаров предложил свой, принципиально новый способ сращивания костей при переломах. Новизна предложенного способа и аппарата для его осуществления подтверждены авторским свидетельством. Использование аппарата Илизарова повысило эффективность и заметно сократило сроки лечения переломов. Большая практика дала возможность расширить диапазон применения аппарата. Одновременно выполнял обязанность бортхирурга санитарной авиации по оказанию экстренной хирургической помощи населению сельских районов.
Компрессионно-дистракционный аппарат Илизарова.
Изобретённый в 1950 году Г. А. Илизаровым чрескостный компрессионно-дистракционный аппарат гармонично сочетает стабильную фиксацию костных фрагментов с управлением сложными биологическими процессами развития костной ткани (её сжатием («компрессией») или растяжением («дистракцией»)). Аппарат представляет собой металлические «кольца», на которых крепятся «спицы», проходящие через костную ткань. Кольца соединены механическими стержнями, позволяющими менять их ориентацию со скоростью порядка одного миллиметра в день. Аппарат Илизарова — это универсальная динамическая конструкция, позволяющая создавать оптимальные медико-биологические и механические условия как для костного сращения, так и для анатомо-функционального восстановления опорно-двигательного аппарата. Рассчитывая на широкое применение своего аппарата, Г. А. Илизаров унифицировал его узлы и детали. Для каждого случая врачи монтируют из весьма ограниченного числа деталей свою особую разновидность аппарата. Аппарат применяется для лечения травм, переломов, врождённых деформаций костной ткани. Также используется при «эстетических» операциях в антропометрической (ортопедической) косметологии по удлинению и выпрямлению ног.
Г. А. Илизаров и его компрессионно-дистракционный аппарат на почтовой марке России 2021 года
Понадобилось долгое время, чтобы разработанный Г. А. Илизаровым метод чрескостного остеосинтеза получил всеобщее признание. В 1966 году на базе 2-й городской больницы Кургана организована проблемная лаборатория Свердловского НИИТО, руководителем назначен Г. А. Илизаров. Защита диссертации[24] состоялась в Перми в сентябре 1968 года. В диссертации был обобщён накопленный за многие годы опыт успешного лечения тысяч больных. На основе всестороннего анализа было сделано открытие определённых закономерностей в росте и регенерации тканей, позволявшее удлинять конечности, восстанавливать недостающие части конечностей, включая стопу, пальцы кисти. За выдающиеся достижения Илизарову в 1969 году была присвоена степень доктора медицинских наук, минуя звание кандидата. В 1969 году проблемная лаборатория Свердловского НИИТО преобразована в филиал Ленинградского НИИТО имени Р. Л. Вредена, его директором был назначен Илизаров.