Tokom 1847. Pirogov je otišao na Kavkaz kako bi testirao svoje tehnike u ratu. Na Kavkazu je prvi put primenio obradu povreda zavojima natopljenim u skrob. Godine 1855, za vreme Krimskog rata, Pirogov je glavni hirurg u Sevastopolju, gradu koji su opsedale anglo-francuske trupe. Ovde je on prvi put u svetu primenio gipsani zavoj. Tokom opsade Sevastopolja, Pirogov organizovao korpus medicinskih sestara, da se brinule za ranjene i bolesne, od kojih su neke sa njima došle do samog Sankt Peterburga. i organizovao njihovu obuku. To je takođe bila inovacija u jednom ratu, (jer pre toga žene nisu organizovano učestvovale u ratovima) koju je on sproveo zajedno sa Velikom kneginjom Jelenom Pavlovnom ("„ruskom Florens Najtingejl“)".