В 1836 году медицинский факультет Дерптского университета по предложению профессора И.Ф. Мойера избрал Пирогова профессором кафедры хирургии, которой он заведовал до 1841 года.

Таблица из атласа Н.И. Пирогова "Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций". Дерпт. 1836г.

С первых шагов научной деятельности Николай Иванович полностью отдается науке, посвящая ей все свое время, умение и энергию. Молодой ученый ничего не скрывает от учеников и откровенно сознается перед ними в своих ошибках. Об этом ярко свидетельствует издание «Анналов (летописей) хирургической клиники Дерптского университета».

В Дерпте Николай Иванович создал один из своих фундаментальных трудов – «Хирургическую анатомию артериальных стволов и фасций».

В 1840 году была опубликована его новая работа «О перерезке ахиллова сухожилия как оперативно-ортопедическом средстве лечения», в которой автор охарактеризовал свое понимание единства теории и практики.

Под руководством Н.И. Пирогова было подготовлено 14 диссертаций, посвященных актуальным проблемам хирургии того времени.