Het schilderij is een fragment van een doek dat oorspronkelijk ongeveer 245 bij 300 cm mat. In 1723 viel het ten prooi aan vlammen tijdens een brandje in de gildekamer in de Anthoniswaag op de Nieuwmarkt, waarna het schilderij zijn huidige vorm kreeg in de restauratie die volgde. Een eigenhandige tekening geeft een indruk van de oorspronkelijke opzet. Het blad moet worden opgevat als compositieschets voor het schilderij én als model voor inlijsting en plaatsing. Hoewel niet is uit te sluiten dat de chirurgijns aanvankelijk hebben overwogen het schilderij op te hangen in hun anatomiekamer aan de Nes, is het doek na voltooiing waarschijnlijk direct geplaatst in de gildekamer in de Waag, waar het in 1682 wordt vermeld. Evenals de vier eerdere groepsportretten van het Chirurgijnsgilde heeft de Anatomische les van Dr. Deijman een ontleedkundige demonstratie als onderwerp. Het bewaard gebleven fragment komt overeen met het gedeelte middenonder op de tekening. Rembrandt situeerde zijn tweede groepsportret voor de chirurgijns in een klein theatrum anatomicum. Op de tekening zijn rondom de snijtafel in het midden twee oplopende rijen van een tribune te zien. De aanwezigen hebben hun aandacht gericht op de handelingen van de prelector of kijken de toeschouwer aan. Door een laag en nabij gezichtspunt voelde de toeschouwer, omgeven door de betimmering van de tribune, zich min of meer uitgenodigd om de voorstelling binnen te stappen en aan de les deel te nemen. Oorspronkelijk waren op het groepsportret, naast Jan Deijman, zijn assistent en het subiectum anatomicum, vier overlieden, een proefmeester en nog twee gildebroeders afgebeeld. Zeven van de oorspronkelijk negen portretten gingen dus verloren. Wat ons rest is de anatomische handeling op de snijtafel. Centraal in beeld ligt het lijk van de ter doodgebrachte Joris Fonteijn (1633/’34-1656), dat de brand relatief ongeschonden heeft doorstaan. De oorspronkelijk belangrijkste figuur, prelector Deijman, moet het sinds de brand zonder hoofd stellen. De toekijkende man met de schedelkap in de hand is geïdentificeerd als Gijsbert Calkoen (1621-1664), de collegemeester en dus assistent bij de anatomische les. Twee handen op het fragment, links en rechts van Calkoen, herinneren aan de verdwenen beeltenissen van de overige chirurgijns. Door het lijk extreem verkort weer te geven en recht van boven aan te lichten, bereikte Rembrandt een buitengewoon sterke contrastwerking, waardoor de snijtafel min of meer uit het schilderij lijkt te steken. Het lage standpunt dwingt ons om op te zien naar Dr. Deijman en tussen de voeten van de dode door kijken we recht in de lege borstholte. Hiermee visualiseerde Rembrandt het tijdselement in de voorstelling; iedere anatomische les begon immers met de ontleding van de meest bederfelijke organen. Doordat de assistent is uitgerust met zowel de gelichte schedelkap als het laken waarmee het subiectum even tevoren was afgedekt, wordt de suggestie gewekt dat de sectie na een korte onderbreking is hervat. De sectie van de hersenen lijkt te worden gepresenteerd als het hoogtepunt van de ontleding. Deijman heeft de schedel gelicht en de beide hersenhelften gescheiden. Weldra zal hij de kern van het brein blootleggen. Het harde membraan, de falx cerebri, dat de hersenhelften scheidt, wordt juist door hem met een lancet opgelicht. Vanwege de overeenkomsten in zowel vorm als naam tussen deze falx en de zeis, het symbool van de Dood, is gesuggereerd dat het gebaar van de prelector als een memento mori-boodschap dient te worden geïnterpreteerd. Helaas wordt een verdere interpretatie bemoeilijkt door de fragmentarische staat van het schilderij. Wel mag worden verondersteld dat oorspronkelijk de dynamiek in de voorstelling verder zal zijn opgevoerd door de houdingen en gebaren van de overige, nu verdwenen heelmeesters, als een serie van reacties op Deijmans ontleedkundige demonstratie. Zo is op de compositietekening te zien hoe de twee zittende chirurgijns rechts uiterst geconcentreerd toekijken, terwijl links achter Deijman juist iemand opstaat om diens verrichtingen nog beter te kunnen volgen. De tekening toont ons ook dat behalve Deijman nog minstens drie chirurgijns een hoed op hebben. De hoofddeksels zullen voor Rembrandt compositorisch belangrijk zijn geweest om de heelmeesters goed te laten uitkomen tegen de achtergrond. Nu is op de 17de-eeuwse Anatomische lessen echter de verhouding tussen de chirurgijns enerzijds en de docerende doctor op nadrukkelijke wijze vastgelegd. Op de drie Anatomische lessen die aan die van Deijman voorafgaan, draagt alleen de prelector een hoed. Ook op de twee Anatomische lessen die erop volgen is wederom alleen de prelector met hoed op vereeuwigd. Het zou niet verbazen indien Rembrandt bij de presentatie van de schets door Deijman op de vingers is getikt vanwege een teveel aan hoeden. Het decorum bepaalde namelijk dat alleen hij als doctor op het schilderij zijn hoofddeksel mocht behouden.