Alberta Laskera w dziedzinie klinicznych badań medycznych, uważaną za najwyższe amerykańskie wyróżnienie za osiągnięcia naukowe w medycynie.
Lillehei był nie tylko pionierem chirurgii na otwartym sercu, ale także w elektrostymulacji serca i technologii budowy sztucznych zastawek serca. W 1957 Lillehei i Earl Bakken (technik elektryk w szpitalu, a później współzałożyciel firmy Medtronic) wprowadzili pierwszy tranzystorowy, nadający się do noszenia, stały rozrusznik serca. W celu przesyłania impulsu elektrycznego ze sztucznego rozrusznika serca do mięśnia serca jako pierwszy zastosował elektrody nasierdziowe w celu stałej elektrostymulacji serca.
Do dalszych jego znaczących osiągnięć należy udział w wynalezieniu i wszczepieniu sztucznych rozruszników serca oraz pierwszych sztucznych zastawek serca. W wieku 55 lat z powodu pogarszającego się wzroku, spowodowanego wcześniejszymi naświetlaniami zrezygnował z czynnego uprawiania chirurgii i poświęcił się pracy dydaktycznej. Do chirurgów, w których kształceniu miał udział, zalicza się: południowoafrykański chirurg Christiaan Barnard, który w grudniu 1967 jako pierwszy w świecie przeszczepił ludzkie serce i amerykański Norman Shumway, który tę operację parę tygodni później wykonał w USA, a od lat pięćdziesiątych pracował nad techniką przeszczepu serca.