Заключительный день юбилейного торжества был омрачен усилением предсмертной болезни Николая Ивановича. Потеряв за год до того последний коренной зуб правой верхней челюсти, он отказывался вставить искусственные челюсти. На месте выпавших зубов стала развиваться язва, которую Пирогов заметил только в начале юбилейного года, не придав ей тогда особенного значения. Прямо с юбилейного праздника пришлось увезти Пирогова в Вену — к знаменитому хирургу Бильроту. Последний спокойно и решительно сказал, что болезнь не серьезная, скоро пройдет без хирургического вмешательства. После смерти Николая Ивановича Бильрот заявил в печати, что он сразу установил характер болезни, но считал, что больной за 70 лет, с явными признаками начинавшегося маразма в теле и с катарактами на обоих глазах, не перенесет операцию. Тем более; что и операция не помогла бы: болезнь была неизлечима.
Весь обратный путь в деревню Пирогов провел весело, в шутках и воспоминаниях молодости. «Из убитого и дряхлого старика, — рассказывает его спутник, доктор С. С. Шкляревский, — он опять сделался бодрым и светлым». Но скоро истинный характер болезни выяснился и для самого Пирогова. «Он, очевидно, вполне сознавал свое безвыходное положение, — писал Шкляревский, — видеть Николая Ивановича, говорить с ним о раковой болезни его было чрезвычайно тяжело». Несмотря на это, Александра Антоновна повезла мужа, летом 1881 года на одесский лиман, где он купался и был осаждаем многочисленными бедными больными. По настоянию жены Пирогов ввел и там платный медицинский прием.
В одну из своих обычных деревенских прогулок, в сентябре, Николай Иванович простудился и слег. С этого времени началась для него борьба между жизнью и смертью. Но и теперь он продолжал свой «Дневник». В конце октября перо выпало из рук Пирогова, он находился в агонии до самой кончины, последовавшей в 8 1/4 часов вечера 23 ноября 1881 года. Газеты и журналы, русские и зарубежные, снова печатали статьи, заметки, воспоминания, снимки, относящиеся к жизни и деятельности Пирогова. В «Вишню» прибыли депутаты, присылались венки. Похоронен Пирогов в семейном склепе под церковью. Тело его было набальзамировано и долго сохранялось без изменений.
Н.И. Пирогов (1881 г.) Снимок с портрета работы И.Е. Репина, написанного в 1881 г. — во время приезда Пирогова в Москву на празднование 50-летнего юбилея его ученой деятельности
В память Пирогова было создано после его смерти несколько ученых, медицинских и педагогических обществ в столицах и в провинции. В Петербурге устраивались ежегодно в ноябре торжественные заседания. Грандиозный характер носило чествование его памяти по поводу двадцатипятилетия со дня кончины, 23 ноября 1906 года, и по случаю столетия со дня рождения, 13 ноября 1910 года. Во время празднования столетнего юбилея Николая Ивановича «Немецкий медицинский еженедельник» заявлял, что Пирогов, «был не только великим русским хирургом, он был вообще одним из величайших хирургов и имя его в истории медицины всегда будет стоять наряду с именами величайших деятелей науки». Из учреждений, связанных с именем Николая Ивановича, самыми популярными были периодические всероссийские «Пироговские съезды врачей». На этих съездах иногда раздавались призывы к освобождению страны от гнета самодержавия и удушающей народ бюрократической опеки. Другое учреждение, созданное в память Пирогова, — музей его имени в Петербурга, возле здания Военно-медицинской академии. Здесь собраны рукописи Николая Ивановича, его портреты, принадлежавшие ему хирургические инструменты и другие предметы. Ценное собрание материалов о Пирогове хранится в Центральной библиотеке Наркомздрава в Москве. Есть два бронзовых памятника Пирогову: и Москве — на Девичьем поле против здания Медицинского института, в Ленинграде — в вестибюле клинического госпиталя Военно-медицинской академии. В музее Пирогова в Ленинграде есть бронзовый бюст его, отлитый по гипсовому, сделанному И. Е. Репиным и находящемуся в Третьяковской галерее в Москве. Сохранилось много портретов Николая Ивановича, написанных Репиным и другими художниками; есть картина Репина «Прибытие Н. И. Пирогова в Москву на празднование своего юбилея».
Великая русская революция освободила скованные царизмом творческие силы народных масс. Утратился смысл созыва Пироговских съездов, стало забываться имя Пирогова, как знамя либеральной общественности. Но значение его научных исследований ценится советской общественностью, напоминающей стране о великом ученом. В одну из годовщин со дня смерти Пирогова профессор Н. А. Семашко, бывший тогда народным комиссаром здравоохранения, писал о значении медицинских идей Пирогова для нашего времени: «Николай Иванович Пирогов исповедовал те социально-гигиенические идеи, которые теперь в значительной части проведены в жизнь. Пирогов доказывал, что «будущее принадлежит предупредительной медицине». Эти справедливые слова его теперь проводятся в жизнь. Они могут быть вполне проведены потому, что только власть трудящихся может осуществить полную защиту трудящихся. Только власть советов не знает социальных препятствий на пути оздоровления населения. Пирогов всегда ратовал за врача-общественника, а настоящая, не ущемленная общественность может быть лишь при власти трудящихся. Наконец Пирогов был глубоким поборником науки, которая должна указать пути к оздоровлению населения. Именно так ставится сейчас научная работа, именно в этих целях наша страна покрылась густой сетью научно-медицинских учреждений. В этом смысле Пирогов был провозвестником идей советской медицины».
Приезд Н. И. Пирогова в Москву в 1881 году. Снимок с картины И. Е. Репина, изображающей встречу Н. И. Пирогова в Москве на вокзале в мае 1881 года во время его юбилея. Фото Л. Я. Леонидова
По разным причинам Пирогов не оставил т. н. хирургической школы, как это название применяется к другим выдающимся ученым. Но, как отмечают исследователи его научно-учебной деятельности, «школа Пирогова — вся русская хирургия». Эти слова из работы о Николае Ивановиче, написанной до развития советской медицины. Цитированный выше доктор Волков, в своем очерке, напечатанном в 1931 году, задает себе вопрос: «Нужно ли писать о Пирогове? Стоит ли, вообще заниматься в наше кипучее время пыльной архаикой давно умолкнувшего былого? Продолжает ли жить среди нас Пирогов, умерший физически полвека назад, или мы можем спокойно предоставить погребать его идеологический труп идеологическим мертвецам сегодняшнего дня?» «На этот вопрос может быть дан только один ответ, — заявляет автор, — Пирогов жив, он живет в наших мыслях, чувствах и действиях как положительными, так и отрицательными сторонами своей огромной индивидуальности. И это вполне понятно. Пирогов и через 50 лет после своей смерти волнует, восхищая или возмущая своего читателя; привлекает или отталкивает; возбуждает живой восторг или горячее негодование, озлобление. Великие открытия Пирогова прочно вошли в железный инвентарь мировой хирургии и никогда не потеряют своего научного значения. Как бы ни была беспощадна критика личности Пирогова, от этого его общественное и научное лицо ни мало не пострадает в своей исторической значительности в глазах людей, умеющих оценивать личность не с точки зрения абстрактного идеала, а в условиях ее времени, быта и среды.