С именем профессора Федорова связано новое уникальное направление в офтальмологии — рефракционная хирургия. Им разработан комплекс хирургических методов по профилактике прогрессирования близорукости, астигматизма, дальнозоркости, разработан специальный хирургический инструментарий для проведения этих операций.
Впервые в нашей стране Федоров применил неконсервированную донорскую роговицу при сквозной кератопластике и усовершенствовал соответствующую хирургическую технику, что дало возможность улучшить результаты даже в той группе больных, которые ранее считались неоперабельными. В области лазерной хирургии Федоровым предложен новый способ лечения тромбозов вен сетчатой оболочки, лечения вторичных катаракт, глаукомы. Разработаны новые способы лечения диабетической ретинопатии комбинированным воздействием низких температур и лазеркоагуляции. Федоров разработал и создал автоматизированный операционнный блок. Такой тип «конвейерной» хирургии», основанной на поэтапном разделении операций, увеличил в 10 раз количество операций, проводимых одним хирургом, и повысил качество их проведения.
2 июня 2000 года четырехместный вертолет, на котором летел Святослав Николаевич Федоров, возвращаясь в Москву после юбилейных торжеств по случаю 10-летия Тамбовского филиала МНТК, потерпел аварию. Академик Федоров трагически погиб. Комиссия установила, что авария произошла по техническим причинам, из-за неисправности самолета.
Святослава Николаевича Федорова похоронили на сельском кладбище деревни Рождественно-Суворово Мытищинского района, в 60 км от Москвы. Выбор места был не случаен. Академик Федоров самозабвенно любил Подмосковье и рядом с деревней заложил огромный оздоровительный комплекс МНТК. В 1989 году по его инициативе и на средства МНТК в деревне Рождественно-Суворово была восстановлена церковь Рождества Пресвятой Богородицы. В этой деревне находилось имение отца Александра Васильевича Суворова, и здесь же находится могила отца великого полководца.
М.С. Шойфет, «Сто великих врачей»