西安交通大学第二附属医院神经外科工作始于建院初期。早在20世纪40年代，万福恩教授就在汉中开创了西北医学院附设医院（院前身）神经外科专业，开展大脑前额叶离断术、三叉神经节酒精注射、脊髓神经鞘瘤切除术等。
他与张同和教授在1948年完成的一例脊髓神经鞘瘤切除术是陕西最早有纪录的神经外科手术案例。1956年，张同和、戈治理等调往西安医学院第一附属医院之后，我院神经外科专业先后隶属于外科和骨科。1984年，杨庆余教授正式组建成立神经外科并担任首位科主任。
在历任科主任的领导下，经过几代人的努力，理念不断更新，技术日益完善，设备更加精良，神经外科如今已发展成为一个以微创神经外科技术为核心，集医疗、教学、科研于一体、亚专业齐全、诊疗范围涵盖神经外科所有病种的临床学科。
是国家住院医师规范化培训外科（神经外科方向）基地、陕西省保健协会神经外科分会主委单位、陕西省康复医学会颅脑损伤康复专委会候任主委单位、陕西省卫生和计划生育委员会“陕西省优质护理先进科室”、全国第一批“高级卒中中心建设单位”、“国家神经外科手术机器人应用示范项目”常委单位、中华医学会创伤学会常委单位、国家重大疾病多学科合作诊疗能力建设项目单位。
医疗工作：
显微神经外科
早在20世纪80年代，科室即已开展显微神经外科技术，是西北地区乃至全国最早开展显微神经外科的单位之一，在颅内和椎管内肿瘤（如胶质瘤、脑膜瘤、垂体腺瘤、各类神经鞘瘤、转移瘤等）、脑血管病（如动脉瘤、动静脉畸形等）、畸形（脑积水、小脑扁桃体下疝畸形、脊柱裂、脊膜膨出、脊髓脊膜膨出、脑膜脑膨出等）等多种疾病的显微外科手术治疗方面成绩突出。
例如，1986年报道西北地区首例大脑中动脉交叉处动脉瘤夹闭与同侧颞浅动脉和大脑中动脉吻合术，1987年国内首次报道自体颅骨成形术，1988年完成国内首例大网膜颅内移植修补颅盖缺损，1992年完成我省首例经口咽入路斜坡巨大脊索瘤切除术，1994年完成我省首例经口咽入路齿状突切除术，1994年完成我省首例延髓空洞症的手术治疗。
1997年将CUSA（超声吸引器）应用于颅脑肿瘤显微手术，2000年在我省率先完成经单鼻孔-蝶窦入路垂体腺瘤切除术，2007年开展显微血管减压术治疗面肌痉挛和三叉神经痛。如今，随着显微神经外科各项技术和设备的不断更新，在电磁导航技术、术中B超定位技术、术中神经电生理监测技术、术中荧光血管造影、CUSA、立体定向技术、多模态影像学评估等技术的辅助下，手术更加精准，疗效更佳。
颅脑创伤救治
颅脑创伤的救治是科室的传统优势技术。多年来，科室在各类颅脑创伤的救治方面积累了丰富的经验，挽救了大批危重伤员的生命，得到了同行及患者的广泛认可。在历次突发或灾害事件中均出色地完成了各项紧急救援和抢救任务，赢得了政府及社会各界的信任和赞誉。
自20世纪90年代开展中西医结合治疗重型颅脑创伤，在微创神经外科的基础上，形成了“中西兼顾、标本兼治、身心并重”的中西医结合治疗体系，极大地改善了病人预后。近年来，还开展了多种神经调控技术治疗意识障碍，取得了良好效果。目前承担国家重大疾病多学科合作诊疗能力建设项目“中枢神经系统创伤性疾病多学科合作诊疗”。
功能神经外科
自2007年开展显微血管减压术以来，已治疗面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛等患者千余例，效果良好。在西北地区率先开展微球囊压迫术治疗三叉神经痛，疗效显著。此外，还开展了三叉神经痛射频治疗、DBS治疗帕金森病、难治性癫痫外科治疗、偏头痛、枕神经痛的外科治疗等，均取得了良好效果。
目前是中国显微血管减压术治疗颅神经疾患协作组优势单位及讲师团成员、中国显微血管减压术治疗颅神经疾患协作组成员、中国颅神经根疾病MVD手术多中心临床研究项目成员单位、中国研究型医院学会神经外科学专委会颅神经疾患学组副组长单位。
神经内镜技术
科室于2003年开始开展神经内镜技术并成立神经内镜中心，是我省以及西北地区较早开展神经内镜技术的单位之一，治疗范围包括垂体肿瘤、脑积水、鞍上池囊肿、蛛网膜囊肿、颅咽管瘤、Rathke囊肿、脑室内病变、脑出血、脑内囊性病变、脑转移瘤、脊膜膨出、脊髓脊膜膨出等，均取得良好疗效。
脑血管病
20世纪80年代科室率先开展锥颅血肿引流术治疗高血压脑出血，显著提高了高血压脑出血的治疗效果。近年来，科室积极开展神经介入治疗，包括脑动脉瘤、动静脉畸形、颈动脉海绵窦瘘、硬脑膜动静脉瘘的栓塞治疗、颅内高血运肿瘤术前栓塞术、脑动脉狭窄支架成形术、颅内静脉窦血栓机械取栓联合溶栓术、脊髓血管病的治疗等，疗效显著。
2019年被国家卫生健康委脑卒中防治工程委员会授予全国第一批“高级卒中中心建设单位”。近年来，还开展了覆膜支架治疗血泡样动脉瘤、巨大动脉瘤、锁骨下动脉狭窄及颈内动脉闭塞开通术、STA+MCA吻合+硬脑膜翻转+贴敷治疗烟雾病等复杂技术和新技术。
癫痫外科
数十年来，科室显微外科手术治疗颅脑肿瘤、创伤、脑血管病、畸形引起的癫痫取得了良好的效果，治愈了大量病人，积累了丰富的经验。近年来开展了药物难治性癫痫的外科治疗，如迷走神经刺激术、前颞叶切除术、大脑半球离断术等，尤其与小儿内科合作开展的迷走神经刺激术治疗低龄（6岁以下）儿童难治性癫痫，是西北地区开展最早、例数最多的，疗效显著。
脊柱脊髓外科
早在1994年，科室就成功完成了我省首例经口咽入路齿状突切除术。科室每年诊治大量的椎管内肿瘤、脊髓脊柱畸形、脊髓拴系综合征等脊髓脊柱疾病，均取得良好效果。近年来，开展了脊柱内固定技术、周围神经疾病外科治疗等。
小儿/新生儿神经外科
科室长期开展小儿颅脑和脊髓肿瘤（如颅咽管瘤、髓母细胞瘤等）、创伤、畸形（脑积水、神经管畸形等）等疾病的微创外科治疗，成绩卓著。
近年与小儿内科及新生儿科合作，开展了各类新生儿颅脑和脊髓手术，如新生儿先天性脑积水、新生儿颅内出血、新生儿颅脑创伤、新生儿脑膜膨出、新生儿脊髓脊膜膨出、婴儿先天性前颅底-筛-鼻脑膜脑膨出、胎儿颅内出血等，其中年龄最小者仅出生数小时，体重最低者仅800克，均取得良好效果。
教学工作
神经外科承担研究生、本科生、专科生、规培生、进修生、留学生的临床教学任务，近40年为陕西省及西北地区培养了大批神经外科医生，很多已成为所在医院神经外科的学科带头人和技术骨干，为我省及西北地区神经外科的发展做出了突出贡献。现有博士研究生导师3名、硕士研究生导师6名；已培养博士研究生10余名、硕士研究生40余名（含留学生1名）。
近5年发表教学论文16篇，参编国家级规划教材2部，上线MOOC课程3项，承担省级教改项目1项。
科研工作
长期以颅脑损伤、脑血管病、颅内肿瘤的基础与临床研究为主要研究方向，承担国家级、省级科研项目30余项，获省级科技进步奖5项，发表学术论著300余篇，出版专著和译著10余部。
社会服务
神经外科一直是一个有社会担当的集体，多年来，圆满完成了援疆、援滇（迪庆藏区）、援外（苏丹共和国）、对口支援（如黄陵县人民医院、子长县人民医院、铜川耀州区医院、汉中市铁路中心医院等）等各项指令性任务以及多项紧急救援任务（如汶川地震、玉树地震、援鄂抗疫等），赢得了政府及社会各界的信任和赞誉。