中国人民解放军总医院神经外科，成立于1969年，1986年博士学位学科授权点，1978年硕士学位学科授权点，1996年成立总医院神经病学研究所。现有博导5名，硕导3名。
神经外科现设4个病区133床位，另有一个专用的神经外科重症监护室23床位，共156床位，病区设施和环境达到发达国家水平。
除全院共有的CT（9台）、MRI（7台）、DSA（6台）、SPECT、PET、PET－CT、TOMO刀等外，还有专用的三维DSA、X刀、术中导航系统、立体定向系统、神经内镜、术中监测系统、最先进的手术显微镜和多套显微手术器材，新一代Y刀正在安装，国内第一套高场强术中MRI和数字化整体手术间已于今年2月正式启用。专用设备总值近6000万元，位居国内前列。
神经外科医疗特色：
（一）脑血管病
脑血管病是人类三大死亡原因之一，历来是研究的重点，也是难点。研究所在出血性脑血管病临床诊治方面成绩显著，复杂颅内动脉瘤的显微手术跃居国内领先水平。同时还创造性地开展了大脑中动脉瘤切除载瘤动脉端端吻合术和9月婴儿颅内动脉瘤夹闭术，并充分发挥综合医院的优势，在心脏外科、体外循环室和麻醉科等相关科室的支持和配合下，于国内率先成功实施了深低温停循环条件下夹闭颅内巨大动脉瘤。
近年来，将高流量颅内外动脉搭桥术应用于颅内复杂动脉瘤手术，取得满意效果。该项成果曾获第四届亚洲神经外科学术大会一等奖。与出血性脑血管病相比，缺血性脑血管病的死亡率较低，但因其发病率高（约占全部脑血管病的3/4），故影响范围更广。
对缺血性脑血管病，在发达国家，早在20世纪50年代初，即已开展外科治疗，经过半个世纪的检验，以颈动脉内膜切除为代表的外科治疗在缺血性脑卒中防治中的地位已毋庸置疑。然而在国内，对此类疾病一直沿用药物治疗。直到20世纪80年代中后期，总医院神经外科方在国内率先引进这一技术，并将之成功列入国家科技部“九五”“十五”“十一五”重点攻关项目。
颈动脉内膜切除的开展，其意义绝不仅仅限于引进了一种新的治疗模式，而是更新了人们对国人缺血性脑血管病病因和发病机理的认识，提前了对缺血性脑血管病的干预。推广和普及这项工作，必将有效降低国人缺血性脑卒中的发病率，有显著的社会、经济效益。事实上，正是由于神经外科的积极推动，颈动脉内膜切除已在全国范围逐步普及。神经外科在缺血性脑血管病外科治疗及相关基础研究中的领先地位得到同行的公认。
（二）颅底和脑深部肿瘤
颅底和脑深部肿瘤因位置深在，解剖关系复杂，又涉及多科领域，长期以来，一直被视为难治甚或“不治”之症。近30年来，由于显微解剖的发展，现代影像诊断方法和介入神经放射的问世，麻醉和术中监测水平的提高，以及显微外科技术的普及和手术器械的更新，颅底和脑深部肿瘤的诊治取得了长足的进展。
我国颅底外科起步稍晚，但近20年来发展较快。神经外科自20世纪80年代初开始，在国内首先将颅底和脑深部肿瘤作为重点，经过近30年的努力开拓。
取得了显著成绩：
①国内首先开展第三脑室肿瘤直接切除，首先经脉络裂入路切除第三脑室中部肿瘤；
②与中日友好医院同时在国内首先开展海绵窦直接手术，打破了这一“禁区”；
③率先将电生理技术引入术中监测，听神经瘤全切除率和面、耳蜗神经保留率国内领先；
④国内首先采用前方颅底入路切除颅鼻眶沟通瘤，使经单一切口一期切除前颅底内外沟通瘤并重建颅底成为可能；
⑤国内最早报告颅内段颅神经直接重建；
⑥岩-斜区脑膜瘤、鞍上脑膜瘤、颅中窝-颞下窝沟通瘤、颞骨（颈静脉）球瘤、脊索瘤等的手术治疗水平位居国内前列；
⑦主编出版国内第一部《颅底肿瘤手术学》，发表相关论文42篇。
（三）垂体腺瘤
垂体腺瘤是神经外科的常见病，严重影响人们的身体健康和生活质量，传统的方法是开颅手术切除。1979年，神经外科继协和医院之后（相隔3月）在国内第二开展经蝶手术，至今已完成4000余例。手术方法由早期经典的口-鼻-蝶入路逐步改良简化为鼻-蝶入路、单侧鼻中隔-蝶入路和单鼻孔-蝶窦直接入路，手术创伤愈来愈小，手术时间愈来愈短（多数病例能在40分钟内完成）。
随着手术技巧的日臻娴熟和经验的不断积累，神经外科不仅能经蝶切除微腺瘤和大腺瘤，还能切除巨大型腺瘤和侵袭性腺瘤，并在国内率先报告经蝶切除侵入海绵窦的腺瘤和其它肿瘤（脊索瘤等）。近年来又将内镜技术引入包括垂体瘤在内的颅底肿瘤手术，创伤更小，疗效满意。相关基础研究也取得进展。
（四）颈椎病和脊髓内肿瘤
脊柱脊髓外科是神经外科的重要领域。遗憾的是，国内神经外科界甚少涉猎脊柱外科，总医院是少数几个例外之一。神经外科早在20世纪70年代即开展颈椎病的诊治，而且在国内率先开展了更加合理的前方入路手术(Cloward手术)，以后又陆续开展了椎体次全切除植骨融合术、椎管扩大成形术和颈椎后纵韧带骨化手术，近几年来又开展了多种内固定手术。颈椎病的手术例数已达2100余例，位居国内前列。设计的手术器械曾获国家专利。
脊髓内肿瘤是难点之一，20世纪70年代以前基本属于不治之症。是神经外科于70年代初在国内首先开展髓内肿瘤切除术。目前，髓内室管膜瘤和血管母细胞瘤的全切除率接近98%，星形细胞瘤也多能作到次全或大部切除，尤其是采用术中监测技术以后，肿瘤全切除率和脊髓功能保留（恢复）率均明显提高。
（五）颅颈部畸形
颅颈部畸形相当复杂。神经外科自20世纪70年代开始即注意到，相当一部分病人在后路减压（枕骨鳞部切除）后不仅不改善反而加重，甚至出现四肢瘫痪，呼吸麻痹，严重者死亡；更有少数病人手术尚未开始就突然恶化，个别还猝死在病房或手术台。原因何在？经过多年探索，终于找到了答案并于国内首先指出：在颅颈部畸形的诊治中，务必澄清两个问题—延髓-颈髓的压迫因素来自前方抑或后方；颅颈部是否稳定。
在此基础上，神经外科于1982年率先开展经口腔前路减压术（齿状突切除），纠正了过去那种不管压迫来自前方抑或后方，一概采用后路减压的错误观念。
在大量临床实践中，神经外科还发现，国人的自发性寰枢椎脱位大多发生在先天性骨性畸形的基础上，属先天性脱位，有别于国外文献报道的炎症性脱位；由于寰椎前弓与齿状突间嵌有脂肪结缔组织，对多数自发性寰枢椎脱位，颅颈部牵引无效；寰枢椎脱位继发Chiari畸形和脊髓空洞者，仅作齿状突切除即可使所有问题迎刃而解；寰枕融合有多种不同方式，且常伴有椎动脉走行变异，因而有可能引起椎基底动脉供血不足甚至脑梗死。
所有颅颈部不稳定的患者均应施行植骨融合固定。这些发现大大丰富了人们对颅颈部畸形的认识，规范了诊断和手术方式的选择，显著降低了手术死亡率和病残率。
目前国内多数复杂颅颈部畸形患者集中在总医院神经外科，神经外科仅经口腔前路减压术即已完成500余例，是国际上最大的一组病例。前路减压和后路植骨融合的手术方法也有诸多创新。
（六）介入神经放射
神经外科于1986年在国内率先成立介入神经放射室，先后开展了颈动脉海绵窦瘘、脑血管畸形、脊髓血管畸形、颅内动脉瘤和高血运肿瘤的术前栓塞治疗，及缺血性脑血管病的溶栓治疗，迄今已完成15000余例。近几年又在国内首先开展颅内静脉窦和深静脉血栓形成的溶栓治疗，取得了较好的效果。脑动脉狭窄的支架成形术也已取得相当的经验。神经外科介入神经放射室的负责人虽已二度更迭，但所开展的业务范围、诊治的病例数和质量仍居国内先进行列。
（七）功能神经外科
2008年引进功能神经外科人才，组建了功能神经外科专业团队。应用先进的立体定向、导航技术，结合世界上最先进的1.5T术中核磁共振及其他国内、外最先进的设备和医疗技术，对一些目前药物或其他方法无法治疗的功能性神经疾病开展微创外科治疗，取得令人满意的疗效。擅长帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍、痉挛性斜颈、舞蹈症、脑性瘫痪、抽动征等的微创手术治疗和难治性癫痫的评估和外科治疗。
利用电刺激或微毁损的方法治疗难治性强迫症、抑郁症等精神疾病；对面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛、癌性疼痛、中枢性神经痛以及脑囊虫病、颅内金属异物等微创治疗有独到之处。
教学、科研：主编出版了《颈动脉内膜切除》、《脑血管病显微手术图谱》、《神经介入血管内治疗学》等专著8部，发表论文400余篇。培养博士后6名、博士生62名、硕士生67名。进修生500余人。5年来承担课题27项，经费总额240余万元；举办“北京国际微创神经外科研讨会”“庆贺段国升教授从医65周年暨三0一神经外科高峰论坛”等学术会议5次。本年度9月18-23日举办了中国人民解放军总医院首届立体定向和功能神经外科学习班。