Окончив медицинский факультет в 1827 году, Н. И. Пирогов отправился для усовершенствования в области хирургии в г. Дерпт, где при университете было создано отделение для подготовки к профессорскому званию. В числе 20 «природных русских» хорошо успевающих студентов был направлен и Н. И. Пирогов. В 1831 году Н. И. Пирогов блестяще защитил диссертацию «О перевязке брюшной аорты» и получил диплом доктора. Вскоре диссертация была переведена на немецкий язык и напечатана в Германии; анатомия там еще не пользовалась успехом у хирургов. В 1833 году Н. И. Пирогов с другими товарищами получил командировку в Берлин, где в течение двух лет знакомился с состоянием хирургии, посещая клиники крупных хирургов — Граффа, Лангебекка, Диффенбаха. Эти годы были периодом расцвета операционной техники.
Операции в то время делали 2–3 минуты, поскольку их крайняя болезненность — не было ни наркоза, ни местного обезболивания — могла привести к смерти пациента.
В 1835 году по окончании командировки Н. И. Пирогов направился в Москву, где должен был занять кафедру в Московском университете. Но в Москве кафедра хирургии была предоставлена его товарищу по работе в Дерпте — Иноземцеву. Н. И. Пирогов, тяжело переживая этот отказ, вернулся в Дерпт. В Дерпте он с блеском проявил свое изумительное мастерство хирурга, всех удивляя своими смелыми операциями. Слава Н. И. Пирогова как «чудесного доктора» росла. Клиника была переполнена ожидавшими его лечения. Недавний студент становится руководителем хирургии в Дерптском университете. После прочтения пробной лекции в Академии наук (1836) Н. И. Пирогов был утвержден профессором.
За пятилетний период профессорской деятельности в Дерпте популярность Н. И. Пирогова как хирурга, знатока анатомии чрезвычайно возросла. Изданные им за этот период капитальные научные труды и монографии укрепили его авторитет как крупнейшего ученого.
Н. И. Пирогов отправился в Париж осмотреть лучшие клиники. Был у знаменитого Вельпо, застав его за чтением монографии самого Н. И. Пирогова, о которой Вельпо дал очень лестный отзыв. Из Парижа Н. И. Пирогов уехал, однако, разочарованным, так как практическая работа в больницах была неудовлетворительна, а смертность очень высока.
В 1840 году Н. И. Пирогов получил приглашение на кафедру хирургии в Медико — хирургическую, ныне Военно — медицинскую, академию, где была создана особая клиника — Госпитальная хирургическая. Н. И. Пирогов сделался первым в России профессором Госпитальной хирургической клиники и получил госпиталь на 1000 коек.
Напряженный 16–18–часовой труд в неблагоприятных, часто антигигиенических, условиях в полуподвальном, непроветриваемом помещении, освещенном лишь масляной коптилкой, сильно расстроил здоровье Н. И. Пирогова.
В 1842 году Н. И. Пирогов переехал в Петербург. Там он написал «Полный курс прикладной анатомии человеческого тела» (1843–1845).
Едва раздались первые выстрелы Крымской войны, Н. И. Пирогов подал рапорт с просьбой командировать его в действующую армию. С началом Крымской войны Н. И. Пирогов во главе группы врачей и сестер милосердия выехал в действующую армию в Севастополь, где самоотверженно, целыми сутками работал в госпиталях. Популярность его быстро росла, особенно среди солдат. Участвуя в Севастопольской обороне, он провел огромную научную работу по изучению дела организации помощи раненым.
Н. И. Пирогову был предложен пост попечителя Одесского учебного округа. Это административное повышение заставило распроститься еще молодого талантливого профессора и ученого с Медико — хирургической академией. Через некоторое время Н. И. Пирогов был переведен на должность попечителя Киевского учебного округа. Здесь он пробыл три года.
Когда в России обсуждался вопрос о наказаниях учеников и Н. И. Пирогов согласился с применением розог, по его адресу разразилась буря общественного негодования. Тяжело переживая это, Н. И. Пирогов подал в отставку и в 1861 году уехал в свое имение Вишня Подольской губернии. Здесь он пробыл не более года. В 1862 году он выехал за границу в качестве руководителя группы молодых русских ученых, готовящихся к профессорскому званию. На этом поприще Н. И. Пирогов также проявил себя как вдумчивый и чуткий педагог, и много молодых русских юношей, отправлявшихся за ученой квалификацией за границу, обязаны ему своими удачами. В частности, Н. И. Пирогов первый увидел в И. И. Мечникове его исключительную одаренность и оказал ему необходимую помощь во время пребывания за границей.
В 1870 году Н. И. Пирогов выехал на театр военных действий Франко — прусской войны в качестве представителя Российского общества Красного Креста. В 1877 году он отправился на театр военных действий русско — турецкой войны и издал капитальный труд «Военно — врачебное дело и частная помощь на театре войны в Болгарии в 1877—78 гг.». Последние три года жизни Н. И. Пирогов прожил в своем имении, занимаясь частной Практикой.
25 мая 1881 года Московский университет торжественно Праздновал юбилей 50–летней деятельности Н. И. Пирогова.
Приветствовать Н. И. Пирогова собралось много иностранных гостей и все представители русской хирургии. За несколько месяцев до того Н. И. Пирогов заметил язвочку на языке. Во время юбилея консилиум группы врачей — Склифосовский, Гру- бе и другие — осмотрел Н. И. Пирогова и сообщил ему роковой диагноз: злокачественная опухоль языка — и предложил операцию. Н. И. Пирогов дал согласие, но его жена не согласилась и отправила его в Вену к знаменитому врачу А. Бильроту. Диагноз последним был подтвержден, но процесс уже стал неоперабельным. 5 декабря 1881 года Н. И. Пирогов скончался.