Пользуясь с успехом эфирным наркозом в госпитальной и частной практике, Пирогов возымел прекрасную мысль применить этеризацию в военно-полевой хирургии, при оказании хирургических пособий на поле сражения. В это время постоянным театром военных действий был Кавказ, и Пирогов получил командировку на Кавказ для распространения среди врачей кавказского округа этеризации как болеутоляющего средства при операциях. Кроме этой главной цели командировки, ему было поручено сообщить врачам кавказского округа все крупные усовершенствования в практике хирургических операций и осмотреть все госпитали Кавказа.
8 июля 1847 года Пирогов выехал на Кавказ. По пути, уже в Москве, он произвел несколько операций под эфирным наркозом. Прибыв на Кавказ, знаменитый хирург остановился в Пятигорске, где пробыл около двух недель. Здесь он нашел некоторый хирургический материал, подробно ознакомил врачей со способами этеризации и произвел ряд операций под наркозом. В Темирхан-Шуре Пирогов изложил собравшимся в военном госпитале врачам свои способы этеризации. Здесь так же, как и в Пятигорске, при производстве операций под наркозом присутствовали, кроме врачей, местные военные начальники и офицеры, интересовавшиеся действием эфирных паров.
В Оглах, где раненые были размещены в лагерных палатках и не было отдельного помещения для производства операций, Пирогов стал нарочно оперировать в присутствии других раненых, чтобы убедить последних наглядно в болеутоляющем действии эфирных паров. Такая наглядная система оказала весьма благотворное влияние на раненых, и они с охотой подвергали себя наркозу. Ввиду такого эффекта Пирогов допустил присутствовать и здоровым солдатам в тех же целях.
Наконец он прибыл в Самурский отряд, который расположился у укрепленного аула Салты. Осада этого укрепления продолжалась около двух месяцев (август и сентябрь). Здесь-то Пирогов и проявил себя впервые как военно-полевой хирург.
В кавказских экспедициях врачам действующих отрядов приходилось работать под метким ружейным огнем горцев. Врачей очень часто ранили и убивали, поэтому на поле сражения невозможно было устроить правильные перевязочные пункты; раненым оказывалась только самая неотложная хирургическая помощь, а для операций отправляли в постоянные госпитали. Желая приложить этеризацию на поле сражения при больших операциях, Пирогов устроил при главной квартире отряда, находившейся вне линии обстрела, полевой лазарет. Этот крайне примитивно устроенный лазарет составляли несколько шалашей из древесных ветвей, покрытых сверху соломой. Койками служили две длинные скамьи, сложенные из камней и покрытые тоже соломой; между ними были прорыты канавы для стока воды. На этих же камнях Пирогов со своими ассистентами делал операции и перевязки, обыкновенно стоя на коленях, в согнутом положении тела. В дни штурмов приходилось так работать более 12 часов в сутки. Под Салтами Пирогов имел случай провести 100 хирургических операций с эфирным наркозом. Все время осады Салтов Пирогов прожил в солдатской палатке, без пола.
Как военно-полевой хирург Пирогов оказался изумительно активным. В этот первый дебют свой на поприще военно-полевой хирургии он был ярым сторонником ампутаций, высказывая, что врач, уступающий из неуместного человеколюбия больным в желании сохранить раздробленные члены, “несравненно более повредит им и несравненно более потеряет больных, нежели сохранит рук и ног”. Относительно транспорта раненых, условия которого Пирогов нашел печальными, он, согласно данному поручению, стал испытывать пригодность для Кавказа алжирских транспортных средств: “сидеек” и “лежалок”, прикрепляемых с обеих сторон к седлам вьючных животных. Пирогов лично сопровождал один транспорт и пришел к заключению, что алжирские транспортные средства вполне пригодны на Кавказе, и что “сидейки” и “лежалки” заслуживают предпочтения перед ручными носилками. Знаменитого хирурга в бытность его на Кавказе живо интересовали его азиатские товарищи по профессии. Туземные врачи – гакимы – славились своим искусством лечить огнестрельные повреждения. Пирогов довольно подробно описывает их способы лечения. Осмотрев на обратном пути госпитали и военно-лечебные заведения Кавказа, он вернулся в Петербург.