Słynna była jego wirtuozeria jako chirurga, ale pewną rękę wykorzystywał też w pozazawodowych pasjach, takich jak strzelectwo (wygrał jedne z zawodów strzelców wyborowych w Maroku). Jego szybkość wykonywania operacji była też argumentem dla przeciwników wprowadzanych przez Doyena technik operacyjnych, uważanych przez nich za zbyt trudne do opanowania przez innych chirurgów. Jednak po śmierci Doyena amerykańscy chirurdzy wykorzystali wiele z jego pomysłów, m.in. przy walwulotomii zastawek (pierwszy zabieg tego typu przeprowadzony przez Doyena u pacjenta z tetralogią Fallota w październiku 1913 roku nie udał się, ponieważ zwężenie nie dotyczyło zastawki tętnicy płucnej, ale było podzastawkowe).
Wprowadził do chirurgii metody radiograficzne i elektrokoagulację. Był jednym z pierwszych entuzjastów zastosowania techniki filmowej w medycynie i jeszcze przed 1898 rokiem sfilmował jedną z pierwszych operacji. Został wtedy oskarżony o sprowadzanie sztuki medycznej do poziomu widowiska cyrkowego.