Каждое свое предложение Пирогов стремился обосновать либо многочисленными и настойчивыми изысканиями на трупах, когда дело касалось, например, оперативного доступа к артерии, либо столь же многочисленными экспериментами на животных. Только после такого глубокого и основательного изучения того или иного вопроса Пирогов решался ввести в хирургическую практику свои новые предложения, а иногда, сверх того, он поручал многим своим ученикам дополнительную разработку тех или иных деталей, относящихся к этим предложениям. Один из малоизвестных фактов иллюстрирует необычную настойчивость Пирогова в разработке оперативного доступа к общей и наружной подвздошной артериям. В «Анналах дерптской клиники» Пирогов пишет, что метод доступа к наружной подвздошной артерии был им испытан на трупах несколько сот раз. Это как раз и объясняется тем, что он с величайшей тщательностью разрабатывал метод, позволяющий избежать повреждения брюшины при подобной операции.
Работая над составлением атласа распилов замороженных трупов, он готовит специальные распилы в направлениях, предложенных им для обнажения наружной и общей подвздошной артерий. Мы находим в атласе Пирогова семь рисунков, относящихся именно к этим распилам и отчетливо показывающих преимущества пироговской операции. Так, исходя из запросов практики, Н. И. Пирогов разработал свой внебрюшинный доступ к подвздошным артериям, являющийся непревзойденным образцом гениального научного творчества в учении о перевязках сосудов.
Другой пример необычайной настойчивости Пирогова в научных изысканиях представляют его многочисленные распилы мужского таза, имевшие целью уточнить хирургическую анатомию предстательной железы. Дело в том, что одной из самых частых операций в прошлом столетии было камнесечение (удаление камня из мочевого пузыря). Операция эта производилась большей частью промежностным способом из-за боязни повредить брюшину при надлобковом сечении. Многочисленные способы промежностного сечения давали нередко тяжелейшие осложнения, поскольку при рассечении предстательной части мочеиспускательного канала и извлечения камня из мочевого пузыря повреждалась в каком-нибудь направлении вся толща железы или ее основание. Это приводило к образованию мочевых затеков в клетчатке, окружающей предстательную железу, с последующим развитием воспалительного процесса. Пирогов производил камнесечение различными способами на многочисленных трупах, затем замораживал их и производил распилы в различных направлениях. В его «Anatome topographica» мы находим 30 рисунков, относящихся к такого рода распилам. Эти рисунки убедительно выявляют характер травмы, наносимой инструментами, употреблявшимися при камнесечении. Пирогов на основе детального изучения хирургической анатомии предстательной железы предложил свой способ камнесечения и свой инструмент - литотом - для данной операции.
Выдающиеся труды Пирогова - «Anatomia chirurgica truncorum arterialiuiTi atguc fasciarum fibrosarum aucto-re Nicolao Pirogoff» с атласом (1837), «Полный курс прикладной анатомии человеческого тела, с рисунками. Анатомия описательно-физиологическая и хирургическая» (вышло всего несколько выпусков, 1843-1845) и «Anatome topographica sectionibus per corpus humanum congelatum triplici directione ductis illustrata, auctore Nicolao Pirogoff» (1851 -1859) - принесли автору мировую славу, а Академия наук в Петербурге за каждый из них присудила Пирогову демидовскую премию. В первом из названных сочинений («Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций») Н. И. Пирогов совершенно по-новому осветил задачи хирургической анатомии; книга произвела полный переворот в представлениях о взаимоотношениях сосудов и фасций. Достаточно сказать, что установленные Пироговым законы этих взаимоотношений играют и в настоящее время руководящую роль в деятельности хирургов, особенно в условиях военного времени, когда часто наблюдаются ранения кровеносных сосудов.
«Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведенными через замороженное тело в трех направлениях» начала выходить отдельными выпусками в 1851 году и была полностью закончена в 1859 году. Создание атласа распилов, завершившее исполинский труд Пирогова, явилось истинным торжеством русской медицинской науки: ни до него, ни после не было создано ничего, равного этому атласу по идее и ее осуществлению. Топография органов представлена в нем с такой исчерпывающей полнотой и ясностью, что пироговские данные всегда будут служить отправным пунктом для многочисленных исследований в этой области. Как справедливо пишет академик Е. Н. Павловский, «основы, возведенные Пироговым, остаются и останутся незыблемыми при всем техническом прогрессе современной и будущей хирургии».