Он поступил на медицинский факультет Московского университета, когда ему было всего 12 лет. В дальнейшем он продолжил свое образование заграницей и уже в 1829 г. удостоен золотой медали Дерптского университета за оригинальное исследование в клинике профессора И. Ф. Мойера, посвященное проблеме "Что нужно иметь в виду при перевязке больших артерий во время операций?"

Имя Н. И. Пирогова, в первую очередь, связано с развитием в России военно-полевой медицины как науки. Во время Крымской военной кампании (1854-1855) Н. И. Пирогов принимал непосредственное участие в театре военных действий.

Ему принадлежит идея привлечения женщин в качестве "сестер милосердия" для ухода за ранеными, что впоследствии дало толчок к организации Красного Креста в мировом масштабе.
Именно Н. И. Пирогову принадлежит знаменитое высказывание: "Война есть травматическая эпидемия". Он активно выступал за отделение "чистой" хирургии от "гнойной", во избежание распространения инфекции в условиях полевого госпиталя.

Н. И. Пирогов внес ряд новаторств в хирургическую практику своего времени. Так, он одним из первых выступил с предложением проведения пластических операций, а в 1847 г. самостоятельно выполнил первую в России операцию по удалению молочной железы под эфирным наркозом.

Н. И. Пирогов имел огромный авторитет за рубежом. В качестве консультанта он был приглашен для осмотра германского канцлера О. Бисмарка.

В настоящее время имя Н. И. Пирогова носит 2-й Московский медицинский институт.