Перед бальзамированием тела Пирогова Выводцев вырезал часть опухоли, занимавшей всю правую половину верхней челюсти и распространившейся по полости носа. Опухоль была исследована в Петербурге, исследования подтвердили, что у Н. И. Пирогова оказался характерный «роговой рак», о чем он сам и писал.
До сих пор остается тайной, почему Пирогов разрешил забальзамировать свое тел после смерти. Перевозить тело никуда не требовалось, Н. И. Пирогов оставался в своем фамильном склепе. Походить на царствующие особы великий хирург явно не желал, и его похороны были довольно скромными.
Николай Иванович Пирогов умер в селе Вишня 23 ноября 1881 года.
24 января 1882 года саркофаг с телом Николая Пирогова, дотоле пребывавший в деревянной кладбищенской церкви неподалеку от усадьбы, был установлен в склепе. Три года спустя над ним построили церковь, престол которой освятили во имя Николая Чудотворца.
В 1947 году в усадьбе Пирогова был открыт музей. Сегодня это Национальный музей-усадьба Н. И. Пирогова, который включает в себя дом ученого, его аптеку, усадьбу, сад и парк, фамильную церковь, в которой покоится забальзамированное тело великого хирурга.
В коллекции музея более 15 тысяч уникальных экспонатов – личные вещи, медицинский инструментарий, в библиотеке около 12 тысяч книг и журналов, многие из них с пометками самого Пирогова. Экспозиции музея рассказывают о врачебной, педагогической и общественной деятельности ученого. В восстановленных рабочем кабинете хирурга, его приемной комнате, операционной и аптеке все так, как было при его жизни. Восковые фигуры самого Пирогова и его пациентов усиливают у посетителей впечатление реальности всего окружающего.
В честь Н. И. Пирогова назван Винницкий национальный медицинский университет – ВНМУ им. М. И. Пирогова. Улица Пирогова – самая длинная улица города Винницы, ее длина составляет 8 километров. Центральная городская больница Севастополя носит имя Николая Ивановича Пирогова. Улица Пирогова в Киеве проходит от станции метро «Университет» до улицы Богдана Хмельницкого. В честь Николая Пирогова назван астероид 2506 Pirogov.
21 ноября 1910 года в Петербурге в зале городской думы на заседании, посвященном 100-летию Н. И. Пирогова, Анатолий Федорович Кони выступил с речью «Пирогов и школа жизни». Оценивая характер Пирогова, он сказал: «Есть, однако, характеры, до конца остающиеся верными себе, умеющие отдавать себя всецело и бесповоротно служению излюбленной идее, обладающие закалом для борьбы за нее и способностью проводить ее в жизнь. Людям, владеющим таким характером, свойственно то, что французы называют esprit de combativite (боевой дух). Они на своем житейском пути осуществляют завет Сенеки: „Vivere est militare“ (жизнь – это борьба). Таким именно характером обладал Пирогов. Он сам в „Вопросах жизни“ говорит: „Без вдохновения – нет воли, без воли – нет борьбы, а без борьбы – ничтожество и произвол“».