Николай Иванович Пирогов родился 13(25) ноября 1810 года в Москве в семье чиновника военного ведомства, Ивана Ивановича Пирогова, отец которого Иван Михеич происходил из крестьян и был солдатом Петровской армия.
Поселившись по выходе в отставку в Москве, Иван Михеич Пирогов, как человек предприимчивый и бывалый, завел в Москве новую для своего времени, усовершенствованную на заграничный лад пивоварню. Нрава был Иван Михеич строгого, в семье держался начальственно и с женой обращался сурово. Но когда жена, под конец жизни, повредилась в уме, настал ее черед бранить и даже поколачивать мужа. После смерти жены старик Пирогов перешел на житье к сыну своему Ивану Ивановичу, который при хорошем для того времени образовании вышел в чиновники. Долог был век Ивана Михеича: крепкий старик, помнивший еще Петра I, пережил приход Наполеона на Москву и все тосковал зимою, печаловался внукам: «От, детки, верно, Михеичу уж зеленой травы не топтать». Много зим прошло, а Иван Михеич топтал и топтал траву на дворе усадьбы своего сына да играл с многочисленными внучатами.
Казначейский чиновник провиантского депо Иван Иванович Пирогов был к этому времени уже в немалом чине. Родился он около 1772 года и приблизительно двадцати двух лет от роду женился на девушке из старой московской купеческой семья Новиковых. Елизавета Ивановна была четырьмя годами моложе мужа, отличалась мягким, нежным характером и добрым, любвеобильным сердцем. С мужем жила хорошо и дружно.
В отца вышел Иван Иванович хозяйственной сметкой. В начале XIX века построил он в Москве для своей семьи большой дом по Кривоярославскому переулку, во втором участке Басманной части, в Приходе «святой троицы в Сыромятниках». Дом был со значительными удобствами и различными затеями, свидетельствовавшими о большом художественном вкусе хозяина. Внутри и снаружи дом был красиво украшен, стены и потолки всех комнат расписаны фресками, а сад при доме был разбит по всем требованиям тогдашней садовой культуры. Был свой выезд. Жили широко и гостеприимно.
Почти каждый год рожала Елизавета Ивановна детей — иные выживали, другие умирали в раннем детстве. Мальчиков отдавали учиться. Девочек Елизавета Ивановна держала при себе и дала им познать только начальную грамоту, больше учиться — излишняя роскошь: «И родительница покойная без грамоты хорошо век прожила и сама я при одной грамоте вот какое хозяйство веду; пускай учатся домом править, а от книжек для девок баловство только».
Иван Иванович уважал образование, держал дома хорошее собрание книг — от Палласова путешествия по России до дон Кихота, которого любил вечерами читать в кругу семьи, но в споры с женою по вопросам о воспитании детей не вступал. Некогда было ему за многими делами заботиться об этом. Иван Михеич приучил детей к честности, и никаких побочных доходов Иван Иванович от служебных занятий не имел, был белой вороной в кругу интендантских чиновников. А большая семья требовала значительных средств. Поэтому приходилось, кроме казенной службы, заниматься еще ведением частных дел. Знавшие честность и деловитость Ивана Ивановича Пирогова богатые генералы, сталкивавшиеся с ним по службе в военном ведомстве, охотно поручали ему управление своими московскими домами, что давало семье возможность жить с изрядным достатком.
Детей у Пироговых было много. Старший сын, Петр, родился около 1795 года. Какое образование он получил, неизвестно. Служил в каком-то казенном учреждении, сильно играл в карты и вынужден был оставить службу в связи с крупным проигрышем и растратой казенных денег. Покрытие этой растраты сильно отразилось на имущественном положении отца, а все вообще поведение сына Петра было источником многих огорчений для Ивана Ивановича. Даже семейной жизнью своей Петр был несчастлив: женился на какой-то невзрачной особе, маялся и бедствовал. Умер он в 1849 году от холеры.
Были у Николая Ивановича еще братья: Александр, родившийся около 1797 года и умерший после 1815 года; Аммос, родившийся около 1806 года, умерший семнадцати лет. Этот учился уже вместе с братом Николаем в знаменитом московском пансионе Кряжева. Другие братья умерли детьми.
Иван Иванович Пирогов имел несколько дочерей. Как относилась Елизавета Ивановна к вопросу об их образовании, сказано выше. Две из этих дочерей долго жили с матерью у брата Николая Ивановича: Пелагея Ивановна, родившаяся около 1798 года и жившая еще в 40-х годах, и Анна Ивановна, родившаяся в 1799 году и умершая в семидесятилетнем возрасте. Сама Елизавета Ивановна умерла в доме сына, в Петербурге, 16 марта 1850 года.