Лауреат премии, заслуженный деятель науки РСФСР, доктор медицинских наук, профессор Ф. М. Хитров с 1946 г. заведовал клиникой челюстно-лицевой хирургии ЦИТО, в 1962 г. вошедшей в состав ЦНИИ стоматологии. Вел педагогическую работу в ЦИУ врачей и во 2 МОЛМИ имени Н. И. Пирогова.
В годы Великой Отечественной войны Ф. М. Хитров детально изучил вопрос первичного и вторичного кровотечения при ранениях лица и шеи. Эта работа нашла практический выход в установке «о перевязке сосуда на протяжении в двух местах с обязательной перевязкой его в промежутке между накладываемыми лигатурами». Блестящие хирургические способности, умение планировать и реализовать практические идеи в сложных оперативных вмешательствах при различных заболеваниях, повреждениях и дефектах лица и шеи позволили Ф. М. Хитрову вернуть в строй сотни раненых, стать одним из ведущих отечественных и мировых хирургов-пластиков.
В 1949 г. Ф. М. Хитров защитил докторскую диссертацию «Пластика носа филатовским стеблем после огнестрельных повреждений». Этой работой была решена проблема формирования носа с использованием тканей из отдельных участков человеческого тела. Монография Ф. М. Хитрова «Пластическое замещение дефектов лица и шеи филатовским стеблем» в 1955 г. была отмечена Академией медицинских наук СССР первой премией имени С. И. Спасокукоцкого. За свой классический труд «Дефекты и рубцовые заращения глотки шейного отдела пищевода, гортани и трахеи и методика их устранения» Ф. М. Хитров в 1964 г. был удостоен Ленинской премии.
Ф. М. Хитров и его ученики разработали ряд новых методов пластики врожденных и приобретенных дефектов лица с использованием прилежащих тканей и филатовского стебля. Ему принадлежат оригинальные труды по ринопластике, формированию входа в гортань и глотку «Т-образным стеблем», по созданию скелета гортани из гомохряща, по устранению глоточной и пищевой стом с помощью «кожной трубки». Им впервые осуществлена реконструкция пищепроводящих и дыхательных путей при полном отрыве гортани, пищевода, усовершенствованы способы хирургического лечения больных с врожденными расщелинами губы и неба, обоснованы показания к фрагментарной остеотомии в сочетании с кортикотомией при исправлении тяжелых деформаций верхней челюсти.
Ф. М. Хитров одним из первых начал разрабатывать и использовать на практике методы лечения больных с параличами языка, направленные на восстановление его подвижности путем перемещения центрального конца подъязычного нерва, различные методы лечения параличей мимических мышц лица. Он является одним из основателей косметической хирургии в нашей стране. В 1984 г. под редакцией Ф. М. Хитрова вышел в свет «Атлас пластической хирургии лица и шеи».
Ф. М. Хитров был членом редакционного совета журнала «Стоматология», редактором редотдела «Стоматология» БМЭ и редактором одного из разделов журнала «Acta chirurgiaplasticae». Автор более 120 научных работ, в том числе нескольких монографий, под его руководством защищено 10 докторских и 19 кандидатских диссертаций. Ф. М. Хитров награжден орденами и медалями Советского Союза.