Lavorò come chirurgo militare nella guerra di Crimea, arrivando a Simferopoli l'11 dicembre 1854. Seguì il lavoro di Louis Seutin nell'introduzione dei calchi in gesso per la composizione delle fratture ossee, e sviluppò un nuovo metodo osteoplastico per l'amputazione del piede, conosciuto come l'"amputazione Pirogov". Fu anche il primo ad utilizzare l'anestesia in campo, in particolare durante l'assedio di Sebastopoli. Incoraggiò la formazione di gruppi di donne volontarie come un corpo organizzato di infermieri, la "Chrestovozviženska" dalla granduchessa Elena Pavlovna, riecheggiando gli sforzi compiuti da Florence Nightingale per gli inglesi. Per le sue opere in Crimea, egli è considerato il padre della chirurgia militare.