У новій сім’ї в Михайла Амосова народилися двоє синів. Однак його доля склалася сумно – алкоголь підірвав здоров’я, у 1930 році він захворів та осліп. З діагнозом «атрофія зорового нерву на ґрунті алкоголізму» його лікували в Ленінграді. Спочатку відбулося певне просвітлення і він знов почав працювати, однак у 1931 році Михайло помер, ймовірно від хвороби серця. Згодом Микола Амосов написав, що мама все пробачила батькові й дуже його жаліла.

Можливо, обтяжливе розлучення батьків або підсвідомий страх матері втратити молодшу, хворобливу дитину призвели до того, що дитинство маленького Миколи було незвичним для села: тримався він осторонь, спілкувався тільки зі своїми двоюрідними сестрами, та й то рідко. Гуляти також не любив: його ледь не силоміць виганяли «дихати повітрям», особливо взимку. Амосов згодом писав, що це, скоріш за все, відіграло позитивну роль: «Самотність формувала розум. Тепер багато говорять про «розвиткові ігри», включно з комп’ютерними. У мене не було навіть іграшок, хіба що глиняний свищик від приїжджих торговців горщиками, які продавали з підвод».

Так Микола й пішов до школи: самотній, без друзів, адже навіть сусідських дітей він бачив лише здаля. «Ну просто панич! Читати-писати не вмів. Пам’ятаю тільки, що багато малював, фантазував». Але школа стала для хлопчика подією. Учителів було мало, тому одна вчителька вчила два класи: перший і третій. Амосова посадили зі старшими, позаяк перший клас був переповнений і місця там не було. Микола швидко вивчив літери і почав читати не гірше за третьокласників, що сиділи поряд. Через три місяці він подужав «Робінзона Крузо».

Проте спочатку школа йому не сподобалася: багато галасу, діти всі незнайомі, пустують, контакту в Миколки ні з ким не було, навіть на перервах він намагався не виходити з-за парти. Однак до зими освоївся. А першого ж шкільного літа «панство» вивітрилося з нього остаточно: усі дні проводив з новими товаришами, бігали босоніж, ловили рибу – словом, він відчув усі радощі сільських хлопчаків незалежно від епохи. Як потім згадував Амосов, нічого визначного в його сільському дитинстві не було – річка, ліс, луки, ігри; лідером стосовно забав Микола не був, але його поважали, бо він гарно вчився. Влітку, як завжди, багато роботи: косовиця, жнива, молотьба – від моменту, коли батько залишив їх, Микола став головним працівником у родині.

Не дивлячись на дитячу активність, Амосов усе ж залишався незграбним, як потім сам це визнавав: «Своєчасно не були опрацьовані «рухові програми». Не навчився плавати, не бився, погано грав у «городки», «в лапту», не вмів їздити на велосипеді, танцювати. Завжди відчував свою меншовартість. Дивуюся, як я взагалі став хірургом: це ж така делікатна робота!»

Коли Амосов пішов у другий клас, відкрили нову школу – на відстані кілометра від села. Добиратися туди було складніше, але хлопчаки сприймали все це як нову гру з пригодами: взимку – хуртовини, кучугури, весною, в час повені – переправа човном. Амосов досить пристойно опанував веслування, навіть навчився веслувати на байдарці, як сам визнавав, цілком професійно!

Як уже згадувалося, Амосов навчався добре, але при загальній бідності школи давалося це нелегко – бракувало підручників, паперу, а в молоденьких учительок – уміння викладати. Зрештою, першу вчительку – Серафиму Петрівну, він згадував охоче. У четвертий клас Амосов і товариші пішли вчитися до «міністерської» школи на протилежному кінці села. Там спочатку також не обійшлося без труднощів: село було велике, і хлопці з «того краю» билися з «цим краєм». Проте Микола вже став «частиною колективу свого краю» села, і підліткові «розбірки» не надто заважали шкільному життю.

Незабаром все змінилося, неорганізована вольниця скінчилася й у виховання дітей втрутилася партія: в 1924 році було створено перший загін піонерів. Настало дуже цікаве життя, в Амосова з’явилася перша посада – заступник вожатого загону. Як він іронізував у «Голосах часів»: «Таким хорошим був партійний початок – та все ж не отримав продовження!» Партійна кар’єра «на піонерах» і закінчилася – ні в комсомолі, ні в партії Амосов не був, хоча його активно агітували вступати, однак він залишався непохитним – був єдиним безпартійним директором інституту в радянські часи.

Громадська робота в школі кипіла – збори загону, «нагінки» недбалих, походи, стінгазета. Амосов навіть брав участь у дорослому драмгуртку, а на мітингу до сьомої річниці Жовтневої революції читав вірші на площі! Під час навчання в школі Амосов організував шкільний кооператив з продажу книг. Ідею подав знайомий батька, сам кооператор – комуніст зі стажем і колишній емігрант. Амосов згадував, як це було: «Саме цього року була повінь в Ленінграді, постраждало багато товарів, зокрема й книжкові склади. Він прислав нам для кооперативу ящик підмочених й уцінених книг на 100 з лишком рублів. На них ми і розжилися, розпродали з прибутком, сплатили борг і набули новий основний капітал. Щоправда, потім торгівля йшла слабко, та все ж зошити й олівці отримували через кооперативні канали».

У 1926 році закінчилося щасливе дитинство, як визнавав Амосов, і почалося доросле життя – за його ж словами – доволі сумне. Треба було вчитися далі, задля цього після закінчення початкової школи був змушений їхати до чужого міста Череповця і вступати до школи другого ступеня.

Микола разом з матір’ю приїхав з Ольхового до Череповця – складати іспити. Він пригадував, що був спокійним, упевненим і не хвилювався. Вступники щось писали, вирішували задачі; на цих екзаменах Амосов познайомився з Льоньком Тєтюєвим, який став йому вірним другом на цілих сорок років.

Повернувшись до Ольхового, Амосов чекав повідомлення про прийом. Згодом він писав: «У глибині душі думав: хоча б не прийняли. І водночас: треба! Так було впродовж цілого життя: Треба! Треба!» Він вступив.

Період життя в Череповці Амосов згадував як дуже важкий. Відірваний від матері, від звичного побуту, друзів, в самотності і лютій тузі за домом – адаптація минала дуже важко. «Майже весь час у Череповці був тужливим, самотнім, зі скупими сльозами. Не було відчуття щастя. Полегшало аж в останні роки, коли з’явилися нові інтереси», – пригадував Амосов.

Мати поселила його в своєї найліпшої подруги Олександри Миколаївни Доброхотової, яка повернулася до міста і працювала в школі. Олександра Миколаївна жила сама в маленькій хатинці: дві кімнатки і кухня з низькими стелями. Вчителі жили злиденно, гірше, ніж родина Амосових у селі, – рятував город; електрика коштувала дорого, дім освітлювався гасовою лампою, їжу готували в печі. Микола мав за обов’язок носити воду з колонки, рубати дрова, чистити тротуар.

Олександра Миколаївна була прекрасною людиною і чудовою вчителькою. До неї часто приходили такі ж самотні, як і вона, колеги, їхні розмови точилися лише про учнів. Амосов писав: «Пригадую її, маму, їхніх подруг, – і розчулююся, наскільки все ж люди були віддані своїй справі!»

Батько, хоча й жив окремо, в новій сім’ї, давав синові 15 рублів на місяць (п’ять рублів – плата за квартиру і 10 – на харчування). За грошима Микола ходив до батька на роботу двічі на місяць. Він пригадував, якими обтяжливими були для нього ці походи, щоразу хотілося повернутися і ніколи більше не приходити, не почуватися приниженим прохачем. Але куди подітися? У матері грошей не було – сестра Амосова Марія вчилася в інституті; десяти рублів ледь вистачало на мізерне харчування (хліб без масла, каша, чай, цукор-рафінад уприкуску – вітамінів бракувало, тому весною часто загострювалися симптоми авітамінозу), але батько жодного разу не запропонував більше, а син ніколи не просив. Закупки він робив сам, усе було розраховано до шматочка хліба, вкладався копієчка в копієчку: педант з дитинства – називав себе Амосов.

Згодом він писав, що жив невесело, але й не нудно: вставав о сьомій, лягав о десятій, ні разу не порушив режим, протягом усіх років навчання не було жодного пропущеного уроку, лише дуже сумував за матір’ю і домом (через кожних два-три тижні обов’зково бував в Ольховому, восени і весною – пароплавом, взимку ходив пішки – 25 км). Життя скрашували книжки. Читав Амосов, як то кажуть, запоєм, книжок було багато – в школі була хороша бібліотека. Улюблений предмет – література. Читав усе і навіть більше, понад програму, вчитися йому подобалося: навчання давалося легко, він завжди був першим, навіть старостою класу, йому довіряли вести журнал відвідування, до уроків спеціально не готувався – завдань було мало, і Микола все встигав робити в класі. В школі багато вчителів були дореволюційного вишколу, проте, як пригадував Амосов, «правильно писати не навчили – досі помилки роблю».

Фізкультура не належала до улюблених предметів. Хлопчик соромився своєї незграбності, хоча силу мав; через це хитрував і навіть утікав з уроків. У бійках участі не брав, з ним не зв’язувалися, оскільки був сильним, а сам він не задирався. Уроки співів також не були в пошані; Микола співати не вмів: ні слуху, ні голосу в себе не знаходив, музику не слухав, тому що електрики і радіо в Олександри Миколаївни не було.

Поза школою з хлопцями він не спілкувався, якось не склалося такого дружнього колективу, як удома, в Ольховому. Перші чотири роки близьких друзів у нього зовсім не було, тільки шкільні, бути піонером йому не сподобалося, а в комсомол вступати навіть не спробував.

Порядок денний мав такий: після повернення зі школи Микола обідав, мив посуд і – читати. Читання – це була його «єдина, але полум’яна пристрасть». Амосов, записаний в трьох бібліотеках: дитячій, дорослій і шкільній, всюди був активним читачем. Крім цього, в комірчині Олександри Миколаївни зберігалися «Додатки до «Ниви» за кілька років – зібрання Горького, Купріна, Андрєєва, Буніна, Сервантеса, Золя. Комплекти журналів перечитувалися «від і до». Амосов активно читав усю нову літературу, яка надходила до міської бібліотеки, – у 20-х роках ще багато чого друкували, існувала, звісно, цензура, але не така, як у пізніші часи. Кумиром молоді був Єсенін, але Амосову більше подобався ранній Маяковський. «Хмарину в штанах» Микола міг декламувати з пам’яті навіть у похилому віці. Пізніше він писав: «Уся моя «освіченість» проросла з белетристики, наукових книг я читав мало, хіба що історію». Особливо запам’яталася Амосову товста «Історія Великої французької революції» Карлейля, яку він зачитав до дірок. У ті роки історію, як предмет у школі, не викладали, її місце займало «суспільствознавство». Амосов пригадував: «Я був «за революцію і соціалізм», мама і Олександра Миколаївна – «в основному» також. Вірили, що влада – для народу і сподівалися на майбутнє. Про НК говорили пошепки».

У 1928 році Амосов перейшов до восьмого класу. Як він згодом написав: «на межі 15–16 років і я сам, і життя, й країна змінилася». Закінчився неп, почалася колективізація: приватні господарства зліквідували, створювалися колгоспи. У класі Амосова вчилися не тільки робітничо-селянські діти, але й «залишенці» – діти, батьки яких належали до «нетрудових елементів», позбавлених виборчих прав, так званих «колишніх» – дворян, купців, кулаків, священиків. Амосов пригадував, що в класі всі знали про таких дітей, але стосовно них не було цькування, вони не зазнавали жодної «дискримінації». Хоча, безумовно, політичне життя вирувало довкола, і навіть хлопчики знали, що таке план індустріалізації, перша п’ятирічка, «шкідники», «лівий нахил» – Троцький, «правий ухил» – Зінов’єв, Бухарін, Риков. Однак наразі всіх їх сварили тільки на словах, засуджували, але не судили. З часом політика почала змінювати життя все активніше: розпочалася боротьба з кулаками – спочатку податками, а потім розкуркулюванням. Партія навіть восьмикласників посилала читати дядькам у селах «Запаморочення від успіхів», примушували й Амосова, хоча він і був далеким від політичного ентузіазму. Проте не міг не бачити, як на базарах у Череповці та в селах ламали кіоски і крамнички приватників, за рік всі товари щезли, були запроваджені талони, а відтак і картки. Мати Амосова до колгоспу не вступила, вона визначилася як службовець і зліквідувала особисте господарство, до цього й так давно йшло – працювати там було нікому. Амосов з матір’ю жили в новому маленькому будиночку – особистій маминій власності після розлучення. В 1929 році сестра Маруся закінчила інститут і поїхала працювати на лікарську дільницю за 20 км. Амосови тоді остаточно відмовилися від матеріальної допомоги батька.

У шкільних справах Миколи також були новини: програма помінялася, після 7-го класу багато учнів відсіялося, і з двох класів було створено один. У середніх школах запровадили спеціалізацію – в школі Амосова вона була «лісотехнічною»: лекції читали інженери з ліспромгоспу. Усе це було новим і цікавим: незнайомі предмети, походи «в поле» – працювати з приладами на практиці.