神经外科（含三叉神经痛与面肌痉挛微创治疗中心、脑瘫治疗中心）为卫计委中日友好医院特色专科，开放病床70张，其中6张为神经重症监护病床。下设2个独立病区及脑瘫外科治疗中心、三叉神经痛及面肌痉挛微创治疗中心。拥有大批先进的大型医疗设备和器械，如进口手术显微镜、全套显微手术器械、手术导航系统、神经内窥镜、多功能立体定向仪、超声吸引器（CUSA）、多功能神经电生理监测仪等，能够开展各类神经外科手术，目前年手术量超过2600台。现有主任医师4人，副主任医师3人，主治医师7人，住院医师2人。科内医疗骨干技术力量雄厚，临床经验丰富，经常到医疗技术发达国家进修学习，同日本、美国神经外科界保持着紧密联系。神经外科是北京大学医学部、北京中医药大学教学基地，为北京大学医学部、北京协和医学院神经外科学博士研究生培养点，目前有博士研究生导师3人、硕士研究生导师4人，已培养研究生20余人，在研9人。每年接受培训进修医生近20人。在学科带头人、现任科主任于炎冰教授的带领下，形成了以功能神经外科为专长、微侵袭神经外科为主要发展方向的特色，在小儿神经外科、颅神经及周围神经外科、围手术期电生理监测、颅底外科等方面具有优势。近年来先后获得国家科技部“十五”重点攻关课题、国家自然科学基金、国家海洋科研计划、卫生部重点科研课题、首都医学发展基金、中日友好医院特色专科基金、中日友好医院重点科研课题等资金资助科研课题10余项，目前在研基金1000余万元。在核心期刊发表论著200余篇，主编、参编专著20余部。先后荣获卫生部科技进步二等奖、2013年华夏医学科技三等奖、2005年北京市科技进步三等奖、第四届中国科协优秀论文奖、2006及2010年度王忠诚中国神经外科年度奖等。
　　医疗特色：
　　1、面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛：在国内率先开展微创手术治疗，曾获卫生部科技成果奖，治愈患者超过30000例，手术数量及疗效居国际先进水平。
　　2、小儿脑瘫：采用多种显微外科术式综合治疗痉挛型脑瘫及混合型脑瘫，接诊患者逾万例，手术数量及疗效居国际先进水平。
　　3、痉挛性斜颈：国际首创微创手术治疗，迄今手术治疗300余例，疗效达95%以上。
4、脊髓栓系、脊膜膨出：显微外科手术结合术中电生理监测的国际先进治疗方法，使很多过去无法治疗的患者重获新生。
　　5、颅脑肿瘤（颅底肿瘤、胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤、神经鞘瘤、颅咽管瘤、转移瘤等）：采用显微手术、导航、内窥镜、立体定向技术、术中放疗、动脉化疗、同步放化疗等多种手段综合治疗，疗效显著。
　　6、脑血管病（脑血管畸形、动脉瘤等）：采用血管内介入、显微外科手术、术中实时超声监护等综合治疗，疗效显著。
7、脑积水、颅内囊肿、脑室炎等：采用内窥镜、脑室造瘘、脑室腹腔分流等多项技术综合治疗。
　　8、椎管内肿瘤、寰枕畸形、颈椎病、腰椎病等的显微外科治疗。
　　9、周围神经显微减压术治疗糖尿病性周围神经病、糖尿病足及各类神经卡压综合症，有效缓解手足麻木、疼痛、无力等症状。
　　10、经单鼻孔经蝶内窥镜辅助下垂体瘤显微外科手术治疗。