清华大学第一附属医院神经外科成立于上世纪九十年代初，经过二十多年的不断发展，形成了由神经外科专科门诊、专病门诊、专家门诊、普通病房、高级病房、神经重症监护治疗病房、ICU、神经外科手术室等组成的完善的神经外科体系，全面开展了神经外科各种疾病的诊断和治疗工作。
　　神经外科配备了世界上最先进的3.0T核磁共振、64排螺旋CT、电动开颅系统、手术头架系统、世界上最高级的德国莱卡荧光手术显微镜、亚低温治疗系统、颅内压监测系统以及128―导癫痫视频脑电监测系统、32―导术中癫痫脑电监测系统、术中大脑及神经功能监测系统、有框及无框立体定向手术系统、神经核团射频消融系统等癫痫外科相关的诊疗设备。
　　现有医护人员20人，其中主任医师2人，副主任医师2人，医师4人。其中博士1人，硕士3人，研究生导师2人。由主任医师、教授、研究生导师、医学博士、医学硕士和大学本科组成了临床经验丰富的医护团队。
作为清华大学的附属医院，多年来一直承担着清华大学临床医学生的神经外科临床教学任务。
　　目前，神经外科在各个领域得到迅速发展，全面开展了颅脑外伤、颅脑肿瘤、脑血管病、脊髓脊柱疾病、功能神经外科疾病等神经外科各项诊治工作。同时，也形成了自己的特色。
治疗特色
　　一、微创脑内血肿清除术：在全国脑血管病防治办的领导下，作为卫生部指定的微创脑内血肿清除术协作单位，由冯国余副主任和顾洪库副主任医师主持，应用微创穿刺技术清除脑出血，该项技术不用开颅、手术时间短、安全可靠、不加重神经损伤、术后并发症少、恢复快、疗效显著、费用低廉，尤其适用于体质较差的老年脑出血病人。近几年取得非常满意的临床疗效。脑外伤、脑出血等急症的抢救成功率跃上一个新的台阶，使大量昏迷和濒临死亡的危重病人重获新生，目前，危重脑病的抢救成功率居北京市和国内先进水平。
　　二、显微血管减压术：由是国内最早开展显微血管减压术的专家之一，迄今已治愈此类患者上千例的郭京教授主持开展微血管减压术，治疗了来自全国各地的大量三叉神经痛、面肌痉挛和舌咽神经痛患者，治疗效果达到国际最高水平。手术是在显微镜下进行，将压迫神经的血管推移开，解除神经受压，使临床症状得到缓解，并完全保留神经、血管的正常功能。该方法是非常精细的微创手术，具有创伤小、安全和治愈率高、并发症发生率低等特点。
　　同时，郭京教授在颅内各种肿瘤、脑血管病（脑血管畸形、动脉瘤、脑梗塞、脑出血等）、颅脑损伤、及颅内外交通性肿瘤的外科治疗方面也有很高造。
　　三、药物难治性、顽固性癫痫的治疗：癫痫中心在中国规范化癫痫外科的创始人之一、开颅治疗顽固性癫痫数千余例的癫痫病专家杨忠旭主任的主持下，癫痫病的治疗水平处于国际领先水平，在癫痫领域取得了五个领先的学术成就。
　　1、2001年在国家自然资金资助下，在世界上第一次提出利用神经修复理念治疗顽固性癫痫，并成功进行了“预诱导的神经干细胞（可以完全分化为治疗癫痫的抑制性神经细胞）移植治疗颞叶癫痫的实验研究”，在国际干细胞研究领域处于领先水平。2004年于人民大会堂，接受国际抗癫痫联盟主席的授奖，同年度获“王忠诚医学奖”。本项研究，在北京市优秀人才培养基金和天津市自然科学基金等的连续资助下，经过十余年的不断深入系统研究，圆满完成了临床前期的全部研究工作。目前，利用清华大学转化医学平台，已经将预诱导的神经干细胞（可以完全分化为治疗癫痫的抑制性神经细胞）治疗癫痫应用于临床病人，细胞治疗癫痫技术的应用，使癫痫病的治疗手段进入到了目前最高的技术层次。清华大学第一附属医院神经外科癫痫中心是世界上唯一掌握预诱导的神经干细胞（可以完全分化为治疗癫痫的抑制性神经细胞）治疗癫痫核心技术的中心，也是癫痫病治疗手段（规范的治疗手段包括药物治疗、手术治疗、神经调控治疗、细胞治疗）唯一最全面的中心和治疗效果最好的中心。
　　2、2003年利用立体定向技术，成功建立了海仁酸颞叶癫痫模型，目前该模型被国内科研院所作为颞叶癫痫的首选模型广泛使用。
　　3、2004年，完成国内第一例迷走神经刺激术（神经调控治疗的一种）治疗顽固性癫痫，效果满意，开启了神经调控技术治疗癫痫在中国的应用。
　　4、对“大脑半球切除术治疗顽固性癫痫”的技术进行改进，作为最具影响力的外科领域技术进步事件之一，被录入记录中国外科发展里程的《中国外科年鉴》2005年癫痫外科部分。
　　5、2009年，完成了患癫痫长达34年的极其复杂的顽固性癫痫的手术治疗，病人得到根治，该病例是我国通过开颅手术成功治疗的、患病时间最长的癫痫病人。2013年，再破纪录，完成病程达55年复杂顽固性癫痫的开颅手术，癫痫发作得到控制。