Andò a studiare a Dorpat, ricevendo il dottorato nel 1832 con una tesi sulla legatura della aorta ventrale, il cosiddetto "triangolo di Pirogov". In seguito si spostò in Germania, in visita all'Università di Berlino e dell'Università di Gottinga, e divenne professore presso l'Università tedesca di Dorpat nel 1836, all'età di soli 25 anni. Si trasferì nel 1840 presso l'Accademia di medicina militare a San Pietroburgo. Fu il primo ad usare l'etere come anestetico nel 1847, e a studiare il colera del 1848. Compilò il suo famoso atlante anatomico, anatomia topografica del corpo umano (vol. 1-4, 1851-1854). Per i suoi studi vinse il Premio Demidov nel 1844, 1851 e 1860.