Несмотря на свой громадный преподавательский успех, на свою обширную медицинскую практику, на приобретенную им в короткое время славу, Пирогов считал, что он должен еще многому учиться. Его тянуло в Париж. Франция была тогда в политическом отношении спокойна, сам Пирогов был в глазах правительства солидным ученым, а не легкомысленным кандидатом, как в 1833 году, и царь, «взяв в соображение благородную страсть профессора Пирогова к своей науке и желание его через усовершенствование самого себя еще более принести пользы учащимся», — разрешил поездку. В Париж Пирогов прибыл в январе 1838 года после утомительного 13-дневного путешествия.
При посещении знаменитого французского хирурга Вельпо наш молодой ученый имел случай убедиться в правильности избранного им научного пути. Когда 27-летний Пирогов пришел к Вельпо и глухо отрекомендовался ему как русский врач, французский ученый читал первые выпуски «Хирургической анатомии артерий и фасций» Николая Ивановича и с живостью спросил гостя, знаком ли он с дерптским профессором Пироговым. Услышав, что посетитель и есть автор «Хирургической анатомии», Вельпо стал расхваливать направление Николая Ивановича в хирургии и его исследовании фасций.
В Париже Николай Иванович наряду с посещением (госпиталей и клиник много занимался вивисекциями над больными животными, особенно на бойнях. Посещал он также лекции и практические занятия некоторых профессоров, но впоследствии пожалел о напрасно затраченном времени и выброшенных деньгах. Лекции эти заключались, по словам Пирогова, в одном говорении или нелепых упражнениях на каком-нибудь импровизированном фантоме, например, на сухом бычачьем пузыре, со вложенным в него куском мела. Николай Иванович не имел терпения выдержать более половины назначенных лекций.
По приглашению знаменитого парижского хирурга Амюеса русский ученый посещал его домашние хирургические беседы. «Они были весьма интересны, — пишет Пирогов, — но на французский лад, как все курсы в Париже: привлекательны, но фразмсты и нередко пустопорожни». Услыхав на этих беседах, что Амюеса все еще поддерживает свое ложное мнение о совершенно прямом направлении мочевого канала (у мужчин), Николай Иванович заявил ему о результате своего исследования, совершенно противоречащего мнению француза. После горячего опора Николай Иванович предложил ему состязание на следующей лекции. «Я притащил на следующую лекцию разрезы таза, которыми я доказывал Амюсса нелепость его воззрений на отношение мочевого канала к предстательной железе», — пишет Пирогов и добавляет: «Конечно, Амюсса, Несмотря на всю наглядность моих доказательств, не соглашался. Люди, а особливо ученые и еще особливее тщеславные французы с предвзятым мнением, никогда не сознаются в ошибках и заблуждениях. Но для меня довольно было и того, что я видел, как нов был для Амюсса мой способ исследования. Я доволен был еще и тем, что остальная часть присутствовавших на этом состязании молодых врачей не была на старшие Амюсса».
Вернувшись в конце года в Дерпт, Пирогов продолжал свои университетские занятия, читал также общедоступные публичные лекции, по-прежнему совершал хирургические поездки по краю.
За время своей профессуры в Дерпте Пирогов издал: 1) «Хирургическую анатомию артериальных стволов и фасций» на латинском и немецком языках (выдержало много изданий, были и русские, вплоть до 1881 года; увенчано Демидовской премией Академии наук); 2) два тома «Клинических анналов» (за 1836–1839 гады); 3) монографию о перерезании ахиллесова сухожилия. Кроме того, под его непосредственным руководством было написано пять диссертаций на различные темы.
Первая из названных здесь работ — самый значительный ученый труд Пирогова, доставивший ему мировую известность, имеющий жизненное значение и для нашего времени.
Сам Николай Иванович в предисловии к «Хирургической анатомии» так говорит об этом важнейшем своем научном труде: «Предмет и цель его так ясны, что я мог бы не терять времени на предисловие и приступить к делу, если бы не знал, что и в настоящее время встречаются еще ученые, которые не хотят убедиться в пользе хирургической анатомии. Кто, например, из моих соотечественников поверит мне, если я расскажу, что в такой просвещенной стране, как Германия, можно встретить знаменитых профессоров, которые с кафедры говорят о бесполезности анатомических знаний для хирурга… Не личная неприязнь, не зависть к заслугам этих врачей, справедливо пользующихся уважением всей Европы, заставляют, меня приводить в пример их заблуждения. Впечатление, которое произвели на меня их слова, до сих пор еще так живо, так противоположно моим взглядам на науку и направлению моих занятий, авторитет этих ученых, их влияние на молодых медиков так велико, — что я не могу не высказать моего негодования по этому поводу…