После окончания Биолого-почвенного факультета МГУ занимался изучением работы зрительной системы. Им были разработаны методы регистрации нейронной активности у животных в условиях длительных хронических экспериментов.
И.Н. Пигарев принимал участие в исследованиях, проводимых в ряде зарубежных центров: в Институте физиологии человека Университета Пармы, в Институте мозга Калифорнийского Университета в Лос-Анжелесе, в Институте биофизической химии в Геттингене, в Национальном Университете Австралии в Канберре и в Мельбурнском Универститете.
В настоящее время И.Н. Пигарев исследует проведение висцеральной и соматической информации по проводящим путям спинного мозга в цикле сон-бодрствование. Им написано более 60 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах. Н.И. Пигаревым разрабатывается оригинальная «висцеральная» теория сна, объясняющая необходимость медленноволнового сна для нормального функционирования внутренних органов млекопитающих.
