Экспозиция, которая развернута в доме М.И. Пирогова, состоит из 12 разделов.

Каждый раздел отражает определенный период жизни и деятельности ученого - детство, юность, учебу в Московском университете, Дерптский и Петербургский периоды, участие в войнах на Кавказе,  в Крыму, франко-прусской и русско-турецкой, деятельность на должности попечителя учебных округов, руководство профессорским институтом за границей. Особое внимание уделяется освещению Вишенского периода жизни ученого.

Последовательно раскрывается врачебная, научная, педагогическая и общественная деятельность Н.И. Пирогова. Особенно подчеркивается его вклад в развитие отечественной и мировой науки, показано приоритет отечественной медицины в серии открытий и предложений ученого. Отдельный раздел экспозиции посвящен воплощению в жизнь идей Н. И. Пирогова.

К мемориальному комплексу относятся церковь-некрополь, где покоится доступное для осмотра набальзамированное тело Н. И. Пирогова, музей-аптека, в которой развернута экспозиция, отображающая приёмную и операционную Н.И. Пирогова. Создан интерьер сельской аптеки второй половины ХІХ в., где представлена аптечная утварь и посуда. Фигуры для музея-аптеки изготовил киевский скульптур С. М. Британ.

Это единственный в Украине и СНГ музей, который имеет такую уникальную структуру.

Фондовая коллекция музея составляет 17 тысяч единиц хранения.

В музее оборудована специальная лаборатория, где специалисты Московского НИЦ БМТ (Научно-исследовательского центра биомедицинских технологий) вместе с учеными ВНМУ и научными сотрудниками музея выполняют работы по очередным ребальзамациям тела Н.И. Пирогова.