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这次从里士满学习归来后，伯纳德开始组队准备心脏移植的手术了。他们首先完成了一例肾脏移植手术，为的是打开局面，让南非在伦理及法律层面认可器官移植。幸运的是，南非当时针对器官移植供体的法律还是较为先进的，如果有两个医生判定一个病人脑死亡，那么他就可以作为供体提供心脏、肾脏和肝脏，但有权宣布病人脑死亡的医生不得从事器官移植的工作。这次肾移植手术做得很成功，病人术后存活了二十三年。伯纳德在晚年经常提起此事，他开玩笑说：“我是这个世界上做肾移植效果最好的外科医生，我的肾移植病人术后二十三年存活率为100％。”
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之后，伯纳德一面高调对外界宣称自己在瓣膜外科方面开发了许多新的技术，一面反复进行动物实验，完善心脏移植的技术细节，秘密地为人体心脏移植做筹备。美国人对此一无所知，事实上就连他的顶头上司，格鲁特·斯库医院的院长也不知道他的具体计划。
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一个叫路易斯·华什肯斯基（Louis Washkansky）的病人被选中了。以今天的标准，他绝对不符合心脏移植的要求，他病得太重了。这名时年五十五岁的病人，患有冠心病合并心脏衰竭，同时还有糖尿病和外周血管疾病。这个家伙年轻时是一名举重运动员，“二战”时在军队服役，身材高大，头脑聪明，喜欢赌博、吸烟、喝酒，热爱生活，性格外向，有强烈的求生欲。他一直试图保持男子汉气概，在妻子面前装作一切都好，病成这样还偷着抽烟，几乎是垂死之人了还不忘与护士调情。
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1966年4月时，内科医生已经认为他活不过几个月，可是这个顽强的家伙居然晃晃悠悠地又活了一年多。但他依旧是垂死的状态。1967年9月，他已经出现了严重的呼吸困难与水肿，肿胀的下肢甚至必须钻孔导液。他无法睡觉，只得坐在椅子上，让水肿液顺着腿流到盆里，皮肤也几乎变成了黑色。这样垂死的挣扎简直就是一个噩梦。患有心脏病而还活着的情况，病情最重也不过如此了。因此，当伯纳德说，为他换一个新的心脏，他还有生存机会时，他决定抓住这棵救命稻草。
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在手术实施前三个星期，他们等到了一个供体，但是伯纳德放弃了，因为这是一个黑人。在南非，种族问题十分敏感，如果病人和供体中有一个是黑人，则他们极可能被攻击为用黑人做人体试验，这是捅马蜂窝的事。因此他们还得继续等。但华什肯斯基的病情愈加严重了，死神在步步紧逼。事实上即使在器官移植已相对多见的今天，这种受体在等待合适的供体出现前就死亡的情况也非常多见，伯纳德很担心他会失去这次机会。
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1967年12月3日下午，一位二十五岁的白人女孩丹尼斯·安·德威尔（Denise Ann Darvall）和母亲一起出了车祸，母亲当场被撞死，而丹尼斯到医院后被宣布脑死亡，其心脏尚在跳动。此时的伯纳德必须要面对一个同时失去妻子和女儿的男人，提出他的主张——一个不近人情的要求。文献记载，伯纳德对女孩的父亲说：“我们这有个濒危的男人，如果您授权我们使用您女儿的心脏，我们将可能挽救他的生命。”这位悲痛欲绝的父亲回答得很简单：“如果你们没能救活我的女儿，那么就试试挽救这个男人吧。”我不确信真实的细节是否如此，真的有在经历过如此巨大打击之后，还能这样冷静慈悲的父亲吗？
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另一边，华什肯斯基先生在获知已有心脏捐赠者之后的两分钟内，再次表示愿意接受这一手术。
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还在睡梦中的部分移植小组成员分别接到了电话，纷纷忙不叠地赶来，甚至有人穿着睡衣出现在医院。还有人汽车半路抛锚，一路连滚带爬地上了山，等到了格鲁特·斯库医院时已经狼狈不堪地上气不接下气。
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华什肯斯基被推往手术室，在这个他期待许久的重要时刻终于到来之时，这位强人开始有些发抖了。过去有一位经历过重大手术的拳击手曾经对他说，“这种感觉就像是还不知道敌手是谁时，便被推上了拳台”。华什肯斯基在被麻醉前的最后一句话，是紧张地问伯纳德：“告诉我，我们的敌手是谁？”“它是死神黑桃J，”伯纳德答道，“对付它，我只有一张王牌——心脏。”
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丹尼斯的心脏停止跳动后，又等了三分钟，确定其心脏不会再跳动起来之后，医生们开始迅速开胸建立体外循环，为切取这枚健康的心脏做准备。与此同时，隔壁的手术间里，华什肯斯基也被打开胸部，准备建立体外循环。两边的手术必须在时间上密切配合，才能达到最佳效果。可就在为华什肯斯基建立体外循环的操作过程中，一个意外差点儿使全部的努力功亏一篑。最初，伯纳德打算在大腿根部的股血管处插管建立体外循环，以方便胸部的手术操作，但由于粥样硬化的存在，病人的血管条件实在太糟糕了。体外循环的回路不通畅，压力检测显示急速升高。这时如果发生血管破裂，大量的鲜血将喷涌而出，这个手术也就提前结束了。危急中，伯纳德果断排除险情，重新在胸腔主动脉处建立体外循环，挽救了这第一次心脏移植手术。
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一些有关外科医生的影视剧中，出现手术过程中鲜血溅了医生满身满脸的情况，就大致是这样。没有亲身经历过这样的场景，很难理解当时的凶险，真可谓千钧一发、分秒必争，一个闪失就可能令一次手术彻底失败。除了心脏外科之外，别的外科专业确实罕有这种情形。
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伯纳德来到供体的手术间，切取了丹尼斯的心脏，放入冰盆，拿回主手术间交于助手（一说为助手切取的供体心脏）。2000年9月15日，当伯纳德再次回忆起这次手术时，他说：“我记得最清楚的是当我将华什肯斯基的心脏切掉时，那是我生平第一次看到一个‘活人’空荡荡的心包腔，只留有部分心房的外壁。我忽然意识到，到了这个关头，真的已经没有回头路了……”
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相比于华什肯斯基宽阔的胸膛，丹尼斯的心脏是显得小了点儿，吻合在仔细地进行。这些基本操作，伯纳德早已烂熟于胸，无数次动物实验的演习，正是为了今天这一刻的实战。吻合完成以后，最关键、最激动人心的时刻到来了：这颗被移植的心脏能否重新跳动起来呢？现在感到遗憾的是，由于当时并没有留下任何有关该手术的录像资料，对于那时情景的描述出现了两个版本。一个医生说，当时的情景就像打开了汽车的点火器，伯纳德只轻轻一拍，这个心脏就开始跳动起来了，激动不已的伯纳德气喘吁吁地说：“上帝啊，它开始跳了！”但据2000年伯纳德的那次访谈中所说，事情并非如此顺利。当丹尼斯的心脏第一次开始在华什肯斯基的身体里跳动起来之后，伯纳德命令停掉心肺机。可此时病人的血压开始直线下降，心脏越跳越慢，他们不得已又重新启动心肺机，待心跳恢复正常，血压平稳之后，再次关掉心肺机。同样的情况又出现了。伯纳德真的开始怀疑这次手术能否成功了。不过，谢天谢地，第三次尝试停掉心肺机时，这颗心脏终于没有令大家失望。伯纳德这样描述当时的情形：“麻醉师对血压的读数简直是进入我耳畔动人的音乐，‘血压现在五十毫米汞柱，现在五十五，现在六十，现在六十五，现在七十，八十啦……’”
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经过了一整夜的奋战，手术在1967年12月4日早上七点结束了。伯纳德这时才拨通了院长的电话：“院长，我完成了一例心脏移植手术。”院长在睡意蒙胧中接起了电话：“嗯？在狗身上完成的么？”“不，是人。”“我……你怎么才告诉我！”
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这么早被电话铃声弄醒，院长显然是不太高兴，这么大的事，作为院长他居然一直被蒙在鼓里，不火往上撞才怪。伯纳德撂下电话，驱车回家。不过，好戏才刚刚开始，后面的事情，越发热闹了。
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正像当时学术界多数人估计的一样，心脏移植的难点和关键并非手术技巧，而是术后处理。手术虽然结束了，但华什肯斯基心衰的情况能否得到缓解，他到底能在术后存活多久，甚至，他是否会在手术当天就突然死亡……这些问题，恐怕包括伯纳德本人在内，整个手术团队都只能走一步看一步。
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根据美国医学伦理专家格雷戈里·彭斯（Gregory Pence）在其著作中的记载，华什肯斯基在术后一小时后就恢复了清醒，术后二十六小时吃了一个鸡蛋，这个开端似乎还不错。但伯纳德的手术小组哪敢有丝毫松懈，毕竟排斥反应仿佛一柄高悬的利剑，不知何时它就将落下，之前所有的努力都将被斩碎。伯纳德在里士满的所学，悉数被用在了华什肯斯基身上，伽马放射线的照射，泼尼松和硫唑嘌呤两种药物的口服，反复地采血验尿检测各种酶学指标……这一切令华什肯斯基难以招架：“……这些针每时每刻都在我身上，我快被折磨疯了！”
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与此同时，新植入的心脏确实显示出了强大的作用。华什肯斯基心衰的情况明显好转，他排出了大量的尿液（尿液的形成是循环的血液经肾脏滤过的结果，尿量是一个监测心功能极关键的指标）。三天之后，华什肯斯基腿上的水肿就开始渐渐消退，术后第六天他开始有了欢笑，甚至感觉自己有可能出院与家人团聚。伯纳德当时在记者招待会上说，如果情况继续好转，病人将在三周后出院回家。
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应该说到此时为止，在外科操作的技术层面上，这一次心脏移植手术是成功的。这也说明针对心衰这种心脏疾病终末期的情况，心脏移植将可能是一个有效的选择。相信所有的人都希望华什肯斯基能继续康复，顺利出院。可惜这种美好的愿景最后没能成为现实。
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术后第九天，病人出现了胸痛，胸部X射线片发现其肺部有阴影。对于华什肯斯基来说，当移植后的心脏能够在他的体内正常跳动，可以维持血液动力学平稳之后，最大的两个威胁一为排斥反应，二为感染。可当时还没有办法准确地鉴别这两种情况，更要命的是，这两种情况的治疗互为矛盾。患者出现排斥反应时，应该加大免疫抑制药物的剂量；而出现感染时则应该减低乃至停掉免疫抑制药物的应用。这好比在你必经之路的左脚和右脚前面肯定会有一处是陷阱，走对了过关，走错了掉坑。就在这样一个关键的时刻，伯纳德不幸迈错了脚。他认为这个阴影提示病人已经出现了排斥反应，为华什肯斯基加大了免疫抑制的力度。可是，他错了。
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华什肯斯基的情况变得越来越糟糕，他绝望了，知道自己不能回家过圣诞节了。1967年12月22日，那颗来自丹尼斯小姐的心脏在华什肯斯基的胸膛内跳动了十八天之后，终于因缺氧而渐渐衰弱，最后停止了跳动。为了避免这最后的结局，伯纳德可谓倾尽全力，包括病人已没有了求生的欲望，不能再进食之后，亦不顾病人的反对为他插入了胃肠营养管；甚至当华什肯斯基确已死亡、心脏不再跳动时，伯纳德仍不愿意放弃，他带领几个助手想把病人重新放在心肺机上。此时，另外一个医生终于崩溃了，动情地争辩道：“天哪，你是不是疯了？华什肯斯基已经死了，临床死亡了！”伯纳德这才罢手。
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第二天，伯纳德主持了尸体解剖。尸检的结果让他懊恼不已，病人的死因是肺感染不是排斥反应，他错误的判断导致错误的处置，事实上加重了感染，加速了病人的死亡。稍能令人慰藉的是，那颗心脏没有问题。
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伯纳德想通过这样一个手术扬名立万的意图是显而易见的，他很希望引起媒体的关注。这次手术之后，他每天都不厌其烦地对记者进行病情简报，甚至让一个电视报道小组拍摄了华什肯斯基与他儿子的第一次对话。这一不同寻常的手术，当然极大地吸引了公众的目光，在南非，伯纳德的事迹被当作一个了不起的成就而广为传颂，甚至连政府信息办公室都加入到了对这一事件的宣传之中。华什肯斯基死后，伯纳德更是飞往美国，高调地出现在数家媒体，甚至将与记者的一次谈话灌制了唱片。当然，这历史上第一张以外科医生为主角的唱片，销售情况不咋地，尽管他在很多地方受到的礼遇恰如同披头士乐队一样。
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多数美国民众想当然地认为伯纳德的手术是一个非凡的壮举，在技术方面登峰造极，但群众的眼睛并不总是雪亮的。同样是针对这一次手术，美国医学界内部就呈现出两种截然不同的反应，可谓毁誉参半。一方面，一些美国医生认为，这个南非医生之所以能占得先机，还不是由于美国医学界对他的培训。甚至有人说伯纳德的手术只是“花架子”，更有人旧事重提，将批评的矛头指向奥根斯汀，认为在多数美国医生长期默默地努力准备做第一次心脏移植的关键时刻，慷慨地赠与伯纳德一台心肺机是错误的。另一方面，德克萨斯的麦克·埃利斯·德贝奇却盛赞伯纳德的这次手术突破了医学关卡，具有极大的象征意义。明尼苏达大学医院的李拉海更是对批评者反唇相讥，认为这些人自己研究不在行，批评的艺术倒是很高明，自己在事业上受挫，只好自封批评家……
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