Det tidiga arbetet, som utförs på möss och grisar, avslöjar det protein-infunderade plåstret uppmuntrar tillväxten av friska celler och leder till mindre ärrbildning.
Ärrbildning kan vara vanligt efter en hjärtattack, vilket gör hjärtat pump mindre effektivt och ibland misslyckas.
I tidskriften Nature skriver forskarna att plåstret en dag kan revolutionera behandlingen.
Under en attack, muskelceller i hjärtat dör på grund av en brist på blodflöde och forskare tror att reparera eller ersätta några av dessa celler kan bidra till att minska långsiktiga skador.
I denna studie en internationell grupp av forskare genomdränkt ett kollagen plåster i ett protein som kallas Fstl1 och sydde det på hjärtan av djur som hade upplevt hjärtattacker.
Även om proteinet förekommer naturligt i friska hjärtan, blir det utarmat i ett nyckellager av hjärtat efter en attack.
Två veckor senare började hjärtat att växa färska muskelceller och nya blodkärl, samtidigt som det visade tecken på pumpning mer effektivt.
Professor Pilar Ruiz-Lozano vid Stanford University (som har patenterat patchen), sade: "Många var så sjuka innan de fick patchen att de skulle ha varit kandidater för hjärttransplantation.
"Förhoppningen är att en liknande procedur så småningom kan användas hos patienter med hjärtinfarkt som lider av svåra hjärtskador."
I en kommentar till studien i Nature, professor Gordana Vunjak-Novakovic vid Columbia University, sade arbetet "kan leda till helt nya metoder för behandling av hjärtinfarkt".
Men hon varnade för att ytterligare studier behövde göras för att förstå om denna typ av tillvägagångssätt skulle fungera på större djur och slutligen människor.
En prototypplåster kan hjälpa till att reparera de skador som orsakas av en hjärtattack, säger forskarna.