Во время своей заграничной командировки в 1862–1866 годах Николай Иванович обработал весь собранный им на полях сражений материал в двухтомное исследование, имеющее значение и для настоящего времени. Выпущенные на немецком языке «Основы общей военно-полевой хирургии» (Лейпциг, 1863–1864) были приняты военно-медицинским миром, как руководство к действию. В них Пирогов изложил свой взгляд на госпитали, медицинскую администрацию, перевязочные пункты и лечение ран. «Предложенная мною система рассеяния раненых и энергический протест против зла, наносимого раненым госпиталями, произвели глубокое впечатление, — сообщает Николай Иванович в автобиографическом письме И. В. Бертенсону. — В этой книге уже излагался идеал Общества красного креста прежде, чем оно осуществилось на деле… Противогнилостное лечение ран, тогда еще мало занимавшее умы врачей, я описал так, как его употреблял с различным успехом в течение 10 лет в госпитальной практике».
После издания немецких «Основ» русское военно-медицинское ведомство предложило Николаю Ивановичу издать его руководство на русском языке. В течение 1864–1865 годов он переработал свою книгу и выпустил ее в 1865–1866 годах в 2-х частях под названием «Начала общей военно-полевой хирургии, взятые из наблюдений военно-госпитальной практики и воспоминаний о Крымской войне и о Кавказской экспедиции». Здесь по заявлению военно-медицинских деятелей нашего времени, дан ряд классических положений, которые передавались из поколения в поколение хирургов как аксиомы хирургии войны. Идеями Пирогова в области военно-полевой хирургии с огромной пользой для своих армий пользовались в XX столетии Япония, Германия и другие страны.
Пирогов наметил также пути к выработке учения о госпитальной гигиене, развитого впоследствии знаменитым Джоном Листером. В одном письме 1880 года Николай Иванович заявляет, что его взгляд на этот предмет, «основанный на горьком опыте о госпитальных заразах, изолировании, госпитальном карантине и необходимости рассеяния тяжелораненых», высказанный им за 30 лет до того, подтвержденный в «Началах хирургия», «разделяется теперь почти всеми». «Этот взгляд, — пишет Пирогов, — по моему мнению, еще более утвержден, чем ослаблен, введением листеровой повязки в хирургическую практику. Неподвижность поврежденной части самой раны, антисептические средства при лечении раны, тщательная забота о свободном выходе ферментов, ее заражающих, и методичное давление, с возбуждением местной испарины в поврежденной части — вот главные основы, по моему мнению, благотворного действия листеровой повязки, были не раз уже давно испытаны мною в госпитальной практике, и если они не дали таких блестящих результатов, как эта повязка, то причиною тому было несовершенство техники и недостаток в приспособлении удобного материала».
Новейший историк русской хирургии, профессор В. А. Оппель заявляет, что «несомненно, идеи Пирогова предвосхищали медицинскую, специально хирургическую бактериологию; более того, Пирогов на самом деле стучался в ту дверь, за которой был и простор хирургии; он носился с мыслями о предупреждении инфекционных заболеваний, но не сделал окончательного вывода… Листер вылил в гениально простую формулу мысли о заражении раны, о предупреждении заражения и его лечении, которые частью были и у Пирогова».
Окончательно изгнанный из ведомства просвещения Николай Иванович снова поехал в деревню. Проездом в Подольскую губернию остановился на несколько дней в Одессе, где местное общество устроило в честь его банкет с речами и тостами. Пирогов отвечал на речи ораторов «немногими выразительными словами», закончив их указанием на то, что «для всех деятелей в России в настоящее время особенно нужен здравый смысл». Это дошло до графа Толстого, который, как пишет Николай Иванович в «Дневнике», счел его заявление за личную обиду и мстил ему денежно.
Пирогов сидел в «Вишне», где выращивал розы, возился с персиковыми оранжереями, занимался сельским хозяйством и частной медицинской практикой. Владения свои он увеличил покупкой двух новых имений в черноземной полосе России, сдавая всю землю в аренду. За годы деревенского уединения Николай Иванович два раза выезжал за границу, как представитель российского общества Красного креста: в 1870 г. — на театр франко-прусской войны, в 1877–1878 гг. — на театр русско-турецкой войны. Обе поездки великого хирурга были предприняты для выяснения лучших приемов лечения и распределения раненых и больных воинов. Обе отличались от севастопольской поездки. Это был уже не тот Пирогов, который наводил ужас на госпитальных воров.