In questo periodo Barnard fa anche la conoscenza di Norman Shumway, le cui ricerche contribuirono in modo fondamentale al lavoro di preparazione necessario per un futuro trapianto di cuore tra uomini. Nel 1958 Barnard riceve prima il master in scienza della chirurgia (con una tesi sulla valvola aortica e i problemi connessi alle protesi valvolari) e poi il PhD. Barnard parlò in seguito dei due anni trascorsi negli Stati Uniti come i più affascinanti della sua vita.