W 1940 r. zdał egzamin dyplomowy i rozpoczął pracę w Szpitalu Polskiego Czerwonego Krzyża przy ul. Smolnej 6, na Oddziale Chirurgicznym u prof. Franciszka Raszeja. Na Oddziale tym profesor utworzył 30 łóżkowy Oddział Ortopedyczny, Poradnię Gruźlicy Kostno-Stawowej oraz tajną stację krwiodawstwa przeznaczoną dla Żydów zamkniętych w getcie (prof. Raszeja został zastrzelony na terenie getta razem z chorym i jego rodziną 21.08.1942 - gdy udzielał pomocy lekarskiej, co było zakazane). W Szpitalu PCK odbywały się także konspiracyjne zajęcia dla studentów Wydziału Lekarskiego Tajnego Uniwersytetu Ziem Zachodnich. 20.02.1941 r. Felicjan Loth został aresztowany przez Gestapo i osadzony na Pawiaku, jako były działacz Koła Medyków. Po śledztwie, od października 1941 r. na wniosek dr Zygmunta Śliwickiego, lekarza prowadzącego oddział wewnętrzny na Pawiaku, pełnił funkcje lekarza - chirurga więziennego. Dr Śliwicki "wyciągnął” Felicjana Lotha z celi i załatwił wszystkie formalności z Gestapo. W 1941 r. Niemcy wprowadzili surowy zakaz przyjmowania do szpitali, a nawet udzielania pomocy lekarskiej Żydom. Mimo tego zakazu więźniom-lekarzom udawało się potajemnie przyjmować Żydów na leczenie szpitalne. Był nawet przypadek operowania, przy zachowaniu najściślejszej konspiracji więźniarki Żydówki przez lekarzy: Felicjana Lotha, Annę Czuperską, Zygmunta Śliwickiego, w asyście Marii Kopeć jako instrumentariuszki. Podczas całego swojego pobytu na Pawiaku, pod pseudonimem "Felek", brał czynny udział w działalności komórki więziennej, początkowo Oddziału V (Łączność) Komendy Głównej Związku Walki Zbrojnej, następnie Wydziału Kontrwywiadu i Bezpieczeństwa ("998") II Oddziału Komendy Głównej Armii Krajowej. W czasie trzyletniej pracy wraz z dr Śliwickim starali się utrzymać epidemie duru plamistego na terenie więzienia. Chorzy na dur byli wywożeni z więzienia do szpitali wolnościowych, skąd mogli uciec, a podczas pobytu w szpitalach nie byli wożeni na przesłuchania. Niektórych więźniów, za ich zgodą, lekarze zarażali durem. Działo się tak do czasu, gdy Gestapo wydało zakaz wywożenia więźniów z więzienia i należało leczyć ich na terenie szpitala więziennego. Pod pozorem zwalczania wszawicy i chorób zakażanych zespół sanitarny uzyskał prawo badania każdego nowego więźnia. Dzięki temu więzień mógł poinformować kogo zawiadomić na wolności albo też, gdzie są kompromitujące dowody - materiały. Wszystkie te wiadomości oraz grypsy były przekazywane na zewnątrz. Po wojnie wspominał:
"(…) zaczęliśmy się zastanawiać, czy mamy prawo ratować życie tym ludziom? I po co? Żeby ich narażać na cierpienia pooperacyjne, katusze przesłuchań, sypnięcie organizacji i wielu ludzi, a w końcu ostateczną egzekucję? Hipokrates w swej mądrości nie przewidział utworzenia Gestapo. Na nasze sumienia spadła konieczność powzięcia decyzji. (…) Wśród pracy o charakterze czysto lekarskim (…) przebijało się stale drugie nasze zadanie - praca konspiracyjna. Ta ostatnia, poza problemami wielkimi i zasadniczymi, stwarzała moc drobnych, codziennych kłopotów. Jednym z największych była nieumiejętność zachowania się wielu ludzi w więzieniu, szczególnie w pierwszych chwilach po aresztowaniu. Józio Dudek, wieloletni korytarzowy z przejściowego Oddziału VII, prosty malarz pokojowy, typowy warszawski cwaniak, miał na to zagadnienie swoisty pogląd. Wyrażał go lapidarnie: - Wiesz, doktor, bo to najgorzej z tą zasraną inteligencją. Nie ma nic głupszego niż inteligencja". Felicjan Loth: "Byłem lekarzem na Pawiaku”
