既然解剖方案已被批準，並引起那麽多中央領導和科學界前輩的重視與關注。王冶秋自是不再坐而論道了，他要組織醫務人員進行具體、緊張而又周密的部署，從當時留下的一份解剖備忘錄中可以看到：
12月11日以前，湖南醫學院組織五官、皮膚、婦科等有關人員開會製訂對女屍的檢查方案。放射科等有關人員製訂X光檢查方案，檢查解剖場地。落實運輸工具、用具和保衛工作。解剖工作小組製訂對女屍長期保存方案，對解剖現場進行布置，製訂具體實施解剖程序，攝影器材運至解剖場地進行布置。
解放軍一六三醫院崔錫增醫師正在對女屍進行X光檢查
12月12日上午，將女屍脫水，五官、皮膚、婦科等人員對屍體進行檢查，做詳細記錄，拍攝電影和照片等。
女屍開顱手術現場。左起：王福熙、劉裏侯、曾嘉明、彭隆祥、曹美鴻（彭隆祥提供）
下午，屍體秘密運往一六三醫院進行X光檢查，拍攝電影、照片。
12月13日，集體看X光檢查照片，補充修改解剖程序，拍攝電影、照片。
12月14日上午，確定解剖人員，再次到現場做最後準備。
下午，對女屍解剖正式開始，手術在博物館二樓陳列室悄悄實施。
根據事先確定的解剖程序，首先是做開顱手術，主刀者為湖南省醫學院附屬第一醫院神經科主任曹美鴻，為確保手術後不影響女屍的外觀形象，曹美鴻及其助手根據原定方案，選擇頭頂後半部，在頭發中先分理出一條馬蹄形弧線，然後操刀，沿弧線熟練地切割了大半圈，再輕輕地揭起帶發的頭皮翻向一邊，如核桃殼一樣的黑色顱骨頓時顯現出來。幾位現場的醫務人員俯身細察頭皮，發現有少許紅褐色塊狀物。從這塊狀物分析，似是腦出血或腦部受外力打擊出血後的殘跡。那黑色的顱骨，有中毒的疑點，因為人體中毒後，骨骼或輕或重地都將顯示出黑色的症狀。但從顱骨尚無絲毫破損這點來看，外力創擊致死的因素不大。這兩種判斷的結果最終是否成立，還要待日後詳細研究才能搞清，目前要做的是盡快實施手術。