1868年10月，萨摩藩创设医学院（今鹿儿岛大学医学部），聘请威利斯任校长兼医院院长，培养藩内医学人才。次年高木因从军经历获准就读，跟随威利斯学习英语、拉丁语及英国医学。后因表现突出被任命为解剖学六等教授，最终提拔至三等教官。1872年4月，经时任海军省军医部主管的老师石神推荐，高木前往东京参加日本海军，于海军医院工作，后晋升至海军少医监。1873年8月，海军医院内创设军医学校，英国医师上任讲师。安德森十分欣赏高木的才华和品格，便介绍他至自己的母校英国就读。1875年6月，高木从横滨出发途径美国，于7月