事故後、NHKのドキュメンタリー番組および書籍『被曝治療83日間の記録』を通じて広く知られることとなった東京大学医学部附属病院での医療チームの闘いは、高エネルギー放射線が人体に及ぼす破壊力を世界に知らしめました。
大内さんの体内では、照射された中性子線によって細胞内のすべての染色体が断裂・破壊されていました。染色体という「生命の設計図」を完全に失った人体は、新しい細胞を作り出すことができなくなります。事故直後は意識が清明で医師と会話を交わしていた大内さんでしたが、次第に白血球がゼロになり、全身の皮膚が脱落し、消化管粘膜が失われて1日に数リットルもの血液や体液が滲出する極限状態へと陥っていきました。
医師団は、大内さんの実妹からの末梢血幹細胞移植、最先端の人工呼吸管理、皮膚移植など、当時の現代医学の総力を結集して治療にあたりました。治療中、大内さんが絞り出すように発した「俺はモルモットじゃない」という言葉は、過酷な治療の現実と本人の苦悩を象徴する証言として記録されています。心肺停止を繰り返しながらも蘇生処置が続けられ、事故から83日目の1999年12月21日、多臓器不全により息を引き取りました。
また、篠原理人さんも東京大学医科学研究所にて臍帯血移植を受け、一時は自活して手紙を書くまでに回復したものの、放射線肺炎や感染症、臓器不全の合併症により、事故から約7ヶ月後の2000年4月27日に逝去されました。前例のない超高線量被曝に対する懸命な救命活動は、放射線医学における貴重な知見を残す一方で、医療倫理や延命治療のあり方に深い問いを投げかけました。