В 1960 году Святослав Федоров впервые в СССР провёл операцию по замене хрусталика глаза. В 1962 году он, вместе с офтальмохирургом Валерием Захаровым, создал линзу Федорова-Захарова — один из лучших жестких искусственных хрусталиков в мире. В 1973 году произвёл разработку и первым в мире провёл операцию по лечению глаукомы на ранних стадиях.
В середине 1980-х Федоров вместе с ведущими учёными лауреатами Нобелевской премии Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым (Институт общей физики АН СССР) разработал и создал серию установок эксимерного лазера "Профиль" и методику для лечения близорукости. В октябре 2009 года в МНТК "Микрохирургия глаза", основанном Святославом Федоровым в 1980 году, была проведена пятимиллионная операция с момента основания.
