Хирург, один из основоположников грудной хирургии в СССР, академик (1948) и президент (1953-1960) Академии медицинских наук СССР, академик АН СССР (1958). Профессиональная деятельность Бакулева связана с такими направлениями медицины, как хирургия почек, костная хирургия, хирургическое лечение язвенной болезни, хирургия сердца, опухоли средостения и лёгких, лечение огнестрельных ранений. Бакулев был основателем и первым директором Института грудной хирургии (ныне Институт сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева). За разработку и внедрение радикальных операций на легких Бакулеву была присуждена Сталинская премия (1949), а за разработку и внедрение оперативных методов лечения приобретенных и врожденных пороков сердца и магистральных сосудов - Ленинская премия (1957). Награждён также тремя орденами Ленина, орденами Трудового Красного Знамени и Красной Звезды. В 1965 г. первым из отечественных хирургов (и 13-м в мире) он был удостоен почётной премии «Золотой скальпель».