En 1954, il travaille comme soignant pour les animaux de laboratoire. C’est à cette époque que le Dr Robert Goetz, cardiologue et chercheur, remarque que Naki a des compétences uniques. Il lui apprend à disséquer des animaux et à les préparer pour la chirurgie. Naki devient ensuite technicien dans le laboratoire de recherche de l’école de médecine.
Avec le temps, il apprend à effectuer des transplantations sur des animaux. C’est ainsi qu’il commence à travailler avec le professeur Christiaan Barnard, le premier chirurgien à pratiquer une transplantation cardiaque chez l’homme. La carrière de Naki a pris son envol alors que l’apartheid battait son plein. En tant que Noir/Africain, il n’était pas autorisé à travailler dans le bloc opératoire réservé aux Blancs/Occidentaux. La loi interdisait aux travailleurs noirs de la santé d’entrer en contact avec des patients Blancs/Occidentaux. La contribution de Naki a été la préparation et la recherche de nouvelles procédures chirurgicales.
Hamilton Naki n’était pas présent lorsque, le 3 décembre 1967, une équipe chirurgicale dirigée par Christiaan Barnard prélève le cœur d’une donneuse décédée, Denise Darvall, et le transplante chez le receveur Louis Washkansky. C’était alors une première mondiale. Selon le Heart of Cape Town Museum, un musée créé en l’honneur de ceux qui ont joué un rôle majeur dans la transplantation, la carrière de Naki avec Chris Barnard a commencé par la réalisation d’anesthésies sur des animaux.
Ses performances exceptionnelles ont déclenché sa promotion au poste d’assistant chirurgical principal du laboratoire. Un article paru dans le Bulletin du Collège royal des chirurgiens d’Angleterre en 2014 indique que (Naki a anesthésié le chien pour le travail antérieur de chirurgie cardiaque en laboratoire qui portait sur la mise en place d’un pontage à cœur ouvert, à l’aide d’une pompe externe).
En ce sens, il faisait partie de l’équipe qui a ouvert la voie à la percée de Barnard. Diverses sources, et en premier lieu le fils d’Hamilton Naki, assurent en revanche qu’il a participé à la première transplantation cardiaque.