上午手術後，下午1時半要到外科看門診，下午4至5時在門詮手術室為病人進行小手術，如粉瘤切除、膿瘍切開引流” 這些小手術是數學實踐內容之一。
夜間若有急診，住院醫師必須隨叫隨到，如遇手術，就更辛苦。手術後病人回到病房輸血輸液，住院醫師和實習醫生得掌握看管，常常是徹夜不眠，但第二天仍得照常堅持工作。 在兩年的外科住院醫師任內，趙以成先後做過迷走神經切除、胃腸道吻合、血管神經吻合、開服胸、脾、膽、甲狀腺切除等手術，外科主任委克斯醫生對他的手術甚為滿意。在此期間，趙以成還先後到神經科、病理科、骨科、泌尿科、耳鼻喉科、精神病科等科實習，這為他以後摘神經外科奠定了基礎。1937年趙以成藐得森氏（Sun）耳鼻喉科論文著作獎金500元。同年他還發明了胃腸道無菌吻合技術。兩年多的工作成績使外科主任對趙以成大為欣賞，也得到了神經外科主持人的器重，因此外科主任決定在趙以成做總住院醫師以後，送他出國深造。但由於某種原因，趙以成未能當上總住院醫師。為此，外科主任決定打破慣例，提前送趙以成出國深造。於是趙以成在 1938 年獲得洛克菲勒基金會獎學金，前往設在加拿大蒙特利爾的神經病學研究所深造。蒙特利爾神經病學研究所是世界著名的研究所，由著名的神經外科專家潘菲爾德（P.W.Penfield）任所長。趙以成來到該所後，其學識和工作成績受到潘菲爾德教授的青睞和器重，並親自擔任趙以成的導師。趙以成進步很快，他不但廣泛涉獵、學習了神經外科的有關理論知識，而且在潘教授的指導下，成功地研製出用特製胎膜防止粘連的新方法，後來他又將這種胎膜技術用於修補手術。當這種新方法的有關論文在英國皇家醫學會的雜誌上發表後，引起了醫學界的轟動，不僅受到潘教授的讚揚和賞識，也受到世界許多神經外科專家的重視。趙以成顯示了中國人在醫學領域的才華，蒙特利爾神經病學研究所為此特發給他該所研究員證書。
潘教授是中國人民所熟悉的白求恩大夫的老朋友，也是一位多才多藝的專家。他有三十多個學銜，有淵博的知識和較深的文學修養。他善於鑽研，有很高的手術技巧和豐富經驗。他作為世界神經外科泰鬥，不僅在醫學方麵有高深的造詣，同時在行政管理方麵也有很強的才能。他待人真摯熱情。處事沉著冷靜，對音樂、體育都有濃厚的興趣，潘教授的這些長處，都給趙以成以極大的影響。趙以成在蒙特利爾期間，不僅與研究所的事結下了深厚的友誼，成為該所的一員，而且也與潘教授全家結下了友誼。
1940年元月，趙以成謝絕了研究所和潘教授一再挽留的美意，踏上了歸國的旅程。在回程中，他特意繞道美國，考察了美國八所神經外科中心，對國際上神經外科的發展有了更廣泛、更直接的接觸和了解。同時也更堅定了他回國創辦中國神經外科的決心。
趙以成回到北京後，繼續在協和醫院工作 但不久便爆發了太平洋戰爭，日軍侵占了協和醫院，協和醫學院和醫院被迫關門停辦。這個突如其來的打擊，使協和的醫生們不得不各奔東西，自謀生計。趙以成也不例外。為了生活，不得不借錢借房開業行醫。日偽統治下的北京，人民生活困苦不堪，許多人在貧病交加的死亡線上痛苦掙紮。趙以成非常同情這些人的命運，經常免費為他住處附近貧困患者治病，並與這些患者建立了感情。
趙以成回國後一心要創辦中國的神經外科，但是當時的局麵不但不能使他事業有所開展，而且連度日維生都有困難。這時他聽說許多協和的同學在天津創辦了天和醫院和恩光醫院，於 是他便決定舉家遷至天津，另謀出路。但當趙以成來到天津後，發現天和與恩光兩醫院已人滿，他不得不借資開業行醫，同時在私立中華醫院幫助工作。這樣生活雖然得以維持，但他要創辦中國神經外科的宏願卻成為難以實現的泡影，因此內心甚為苦惱。然而，在那個時代，立誌救國救民而不能實現者，又何止趙以成一人？