Năm 2015, anh theo học trình độ thạc sỹ tại Trường đại học Y Hà Nội, 2 năm sau tốt nghiệp trở về tiếp tục công tác. Trong công việc, thạc sỹ, bác sỹ Trường luôn theo dõi sát diễn biến của người bệnh, đưa ra chỉ định phẫu thuật kịp thời, cứu sống được nhiều bệnh nhân mắc bệnh hiểm nghèo. Điển hình là phẫu thuật cấp cứu chấn thương bụng kín, sốc mất máu do vỡ gan, vỡ lách, vỡ phình mạch lụt máu ổ bụng, viêm phúc mạc sốc nhiễm trùng nhiễm độc nặng, phẫu thuật dị tật nhi khoa bẩm sinh... Mỗi khi được mời hội chẩn và phẫu thuật, anh đều có mặt kịp thời bất kể thời gian, với phương châm tính mạng của bệnh nhân lên trên hết. Anh được đồng nghiệp tin yêu, lãnh đạo tin tưởng.

Thạc sỹ, bác sỹ Trường còn tích cực triển khai những kỹ thuật y học tiên tiến; duy trì và chuẩn hóa các phẫu thuật đã thực hiện, nhất là các phẫu thuật phức tạp, như: Cắt gan, ung thư dạ dày, ung thư đại tràng, cắt khối u tụy, nối tụy ruột theo kỹ thuật mới, phẫu thuật thoát vị bẹn... Cùng những phẫu thuật tiêu hóa chuyên sâu, nội soi kỹ thuật cao, như cắt đại tràng, cắt trực tràng, cắt dạ dà; sáng tạo kỹ thuật mới trong điều trị rò hậu môn. Đồng thời, triển khai một số kỹ thuật về phẫu thuật Nhi khoa, như mổ nội soi viêm ruột thừa ở trẻ em, phẫu thuật tắc tá tràng ở trẻ sơ sinh, phẫu thuật hoại tử dạ dày ở trẻ sơ sinh, phẫu thuật hoại tử ruột ở trẻ em, phẫu thuật thoát vị bẹn nội soi ở trẻ em...

Anh còn dành thời gian tham gia nghiên cứu nhiều đề tài khoa học để ứng dụng trong công tác điều trị, như các đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phẫu thuật nội soi một lỗ trong điều trị thoát vị bẹn ở trẻ em tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Sơn La năm 2019-2020; Đánh giá kết quả phẫu thuật nội soi đặt lưới nhân tạo điều trị thoát vị bẹn tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Sơn La năm 2019-2021; Đánh giá kết quả phẫu thuật nội soi đặt lưới hoàn toàn ngoài phúc mạc (TEP) điều trị thoát vị bẹn tại Bệnh viện đa khoa tỉnh Sơn La năm 2020-2022. Các đề tài đều được Hội đồng Khoa học của ngành xếp loại xuất sắc. Nhiều giải pháp đang được triển khai tại Khoa Ngoại tổng hợp và chuyển giao cho các bệnh viện tuyến huyện, góp phần nâng cao chất lượng khám, chữa bệnh tại các cơ sở y tế. 

Trong năm 2022, anh và nhóm cộng sự đã đoạt giải Nhất tại Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Sơn La lần thứ 8, với giải pháp “Nghiên cứu ứng dụng phẫu thuật rò hậu môn bằng năng lượng điện đốt hướng cực kết hợp LIFT cải tiến tại tỉnh Sơn La năm 2019-2022". Giải pháp này đã được áp dụng thường xuyên tại Khoa Ngoại tổng hợp với 85 bệnh nhân được thụ hưởng. 

Những đề tài nghiên cứu khoa học của Thạc sỹ, bác sỹ Đinh Khắc Trường đã giúp nhiều người bệnh không phải chuyển tuyến trên, giảm quá tải cho y tế tuyến trên và giảm chi phí cho gia đình bệnh nhân. Ghi nhận những đóng góp trên, 2 năm (2020 và 2022), anh được UBND tỉnh tặng Bằng khen về thành tích xuất sắc trong công tác.