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Nacido de Manuel Esteban Pizarro —jefe de la revolución cordobesa del 27 de abril de 1852— y de María Mercedes Leaniz Haedo, creció en el seno de una familia fervientemente católica, fue menor de nueve hijos, el quinto varón. Conocida la noticia de la derrota de Juan Manuel de Rosas su madre instó a su marido y a todos sus hijos a que tomaran las armas contra el gobernador rosista de Córdoba; Manuel Demetrio participó de la revolución teniendo tan solo once años. Ese mismo año comenzó sus estudios en la Universidad de San Carlos, hoy conocida como Universidad Nacional de Córdoba. En 1861 se opuso al presidente Derqui y apoyó a Mariano Fragueiro. Al poco tiempo Derqui ocupó militarmente la ciudad de córdoba y, según era común en esa época, hizo desterrar a San Luis a todos los opositores. Al poco tiempo Pizarro retornó a su ciudad para recibir los títulos de Maestro de Artes (Magíster) y Bachiller.
En 1864 obtuvo el título de doctor de la Universidad de Buenos Aires con una tesis titulada Intervenciones Federales, siendo padrino de la tesis el doctor Nicolás Avellaneda que luego llegaría a presidente de la nación. En 1867 se fue a vivir a Santa Fe y el 12 de septiembre del siguiente año contrajo matrimonio con María Eustolia de Iriondo y Candioti, hija de una prestigiosa familia santafesina y hermana de Simón, gobernador y caudillo de la provincia. Tuvo la cátedra de Derecho Civil del colegio de la Inmaculada Concepción.