В июне 1960 года во 2-м терапевтическом отделении его заведующим к.м.н. И.М.Менделеевым было успешно выполнено первое переливание костного мозга пациенту, страдавшему агранулоцитозом (донорами костного мозга стали врачи и медицинские сёстры отделения, а также студенты 1V курса 1ЛМИ им.И.П.Павлова, проходившие врачебную практику в больнице).

В 1961 году было создано отделение грудной хирургии на 25 коек, до 45 мест увеличилось детское соматическое отделение. Таким образом, количество коек достигло 450.

2-е терапевтическое отделение переименовано в гематологическое (с 15-ю эндокринными койками) В составе его организована радиологическая лаборатория, которая на первых порах занималась применением радиоактивных препаратов (иод-131 и фосфор-32) только с лечебной целью.

В связи с переходом детского соматического отделения во вновь организованную детскую Республиканскую больницу, в 1963 году были выделены в самостоятельные торакальное и стоматологическое отделения (в составе последнего имелись 15 нейрохирургических коек.)

В середине 1968 года на основании приказа МЗ КАССР объединены офтальмологические отделения Республиканской и городской больниц. Образовавшееся единое офтальмологическое отделение на 70 коек вошло в состав Республиканской больницы. Оно было размещено на ул.Военной в отдельном здании бывшего глазного отделения городской больницы и располагалось в 3 км от основного здания Республиканской больницы. Данная реорганизация позволила создать стоматологическое и нейрохирургическое отделения на 30 коек каждое и улучшить оказание стационарной специализированной помощи по нейрохирургии и стоматологии больным г.Петрозаводска и районов республики.

Таким образом, к концу 60-х годов полностью осуществлена специализация хирургического профиля больницы. 
Увеличение числа терапевтических коек и их профилизация с выделением самостоятельных эндокринологического, пульмонологического, нефрологического и кардиологического отделений настоятельно требовало строительства новых зданий больницы.