Но самой большой заслугой врача перед родиной, мировой хирургией, перед русской армией считают заложенные им основы военно-полевой медицины. Пирогов был участником четырех войн: Кавказской (1847 г.); Крымской (1854 – 1855 гг.); Франко-прусской войны (1870 г.); Русско-турецкой (1877 г.). На двух последних он побывал по предложению Красного Креста с целью обзора госпиталей. Но свой огромный опыт, ставший основой всей современной врачебной помощи раненым на поле сражения и изложенный в классических произведениях «Начала общей военно-полевой хирургии, взятые из наблюдений военно-госпитальной практики и воспоминаний о Крымской войне и Кавказской экспедиции» (1865 – 1866 гг.) и «Военно-врачебное дело и частная помощь на театре войны в Болгарии» (1879 г.), Николай Иванович приобрел в Севастополе. Когда в 1853 г. началась Крымская война, он счел своим гражданским долгом отправиться действующую армию. Вместе с ним прибыла и созданная впервые в мире группа сестер милосердия – Крестовоздвижинская община сестер попечения о раненых и больных. Николай Иванович поручил женщинам не только уход за больными, но и весь надзор за госпиталями. Он был убежден, что «великое женское участие» спасет жизнь сотням солдат и офицеров. И не ошибся.
Оперируя раненых, Пирогов впервые в истории медицины применил налепную алебастровую, то есть гипсовую повязку, которая позволила ускорить процесс заживления переломов и избавила многих солдат и офицеров от уродливого искривления конечностей.
Но важнейшей заслугой Пирогова стало внедрение в Севастополе сортировки раненых на четыре категории. Безнадежным – успокаивающие средства, нежная забота сестер и священник. Неотложным – срочная операция. Уход и наблюдение – тем, кто может повременить с операцией. Легкораненым – перевязка и помощь фельдшера. Таким путем он избежал хаоса, доселе творившегося на перевязочных пунктах. Пирогов сделал вывод: «Не медицина, а администрация играет главную роль в деле помощи раненым и больным на театре войны». В своих письмах жене, которые окрестили «Севастопольскими письмами» и которыми зачитывалась вся Россия, он писал, что ведет на войне две войны. Одну – против неприятеля, другую – с воровством, бюрократизмом, преступным равнодушием командования, чтобы спасенные им люди не погибали от голода, холода и чудовищной антисанитарии.
О Пирогове во время Крымской войны Некрасов писал в «Современнике»: «…нет солдата под Севастополем (не говорим об офицерах), нет солдатки или матроски, которая не благословляла бы имени г. Пирогова». Он спас тысячи раненых, добился создания сборных прифронтовых госпиталей, разработал «хирургический конвейер», делавший за семь часов по сто ампутаций. Покидая город, он сказал: «Все, что я в состоянии был сделать, я сделал для Севастополя».
Пирогов, который по справедливости считается «Отцом русской хирургии», был человеком предельной честности и поэтому, вернувшись в Петербург после падения Севастополя и будучи на приеме у Александра II, доложил о бездарном руководстве армией князем Меньшиковым. Николай Иванович впал в немилость и был вынужден уйти из академии. Внезапная отставка гениального хирурга и блестящего анатома для многих была неожиданностью. Говорили, будто Пирогов пришел к выводу, что нельзя лечить больных, когда больно само общество. Имея солидный педагогический опыт, он уже давно присматривался к системе воспитания в России. А его трактат «Вопросы жизни» (1856 г.) поднимал задачи воспитания человека нового поколения. Главной целью этой и других статей Пирогова, по его собственным словам, была забота «о соглашении школы с жизнью, о свободе научного исследования, о возбуждении в учащихся уважения к человеческому достоинству и к истине».
В 1856 г. он был назначен попечителем Одесского учебного округа, и с этих пор его жизнь и деятельность были связаны с Украиной. Пирогов поселился в своем имении «Вишня» неподалеку от Винницы, но здесь его невозможно было застать. Почтенная и безмятежная жизнь была не для Николая Ивановича. Только за первый год службы он трижды объехал все школы Новороссийского края, радуя учителей и их воспитанников своим вниманием и изводя власти. Генерал-губернатор считал деятельность Пирогова откровенным вредительствам государственным устоям и был счастлив, когда благородного, искреннего, независимого и честного человека перевели в Киевский учебный округ (1858 г.). И здесь Пирогов пытался изменить существовавшую систему школьного образования. Действуя со своей обычной стремительностью, он начал создавать бесплатные воскресные школы для взрослых и детей, которые сразу же завоевали признание. Первая такая школа открылась в Киеве на Подоле в 1859 году. Своей деятельностью он мешал устоявшимся порядкам и традициям, и его отправили в отставку.