Pirogov nacque a Vinnitsa in Ucraina , figlio di un importante commissario di servizio. Suo padre morì nel 1824, lasciando la sua famiglia in condizioni di indigenza. Con l'aiuto del medico di famiglia, Efrem Muchin, che era professore di anatomia e fisiologia presso l'Università Statale di Mosca, riuscì ad entrare nell'università moscovita a soli 14 anni.