神经外科为医院优先发展的重点科室，由杨学军教授担任科室主任，郭毅教授担任基地主任。科室以颅脑外伤、脑血管病、颅脑肿瘤为基本病谱，以脊髓脊柱、功能神经外科为特色。师资18名，床位数60张，年手术量1500台余，配备手术机器人、O-型臂及手术导航系统、高档进口手术显微镜、超声骨刀、神经内镜、3D打印、脊柱内固定等培训空间和设备。

科室是国家卫健委外科基础技能提升项目（神经外科）北京市培训基地（杨学军教授任培训中心共同主任），亚洲神经外科医师协会培训中心，国家神经疾病医学中心脑胶质瘤MDT专科联盟理事单位和中国神经调控联盟理事单位，中华医学会神经外科学分会脊柱脊髓外科国家级培训基地、国家卫生健康委医院管理研究所脑出血外科诊疗基地等。科室作为分中心与北京天坛医院和上海华山医院神经外科建立国家神经系统疾病研究中心，进行联合培养强基计划。

数智时代赋予神经外科更深、更广的临床、教学和科研内容。伴随清华大学新医学教育的开展，北京清华长庚医院神经外科作为清华医学数智精准外科体系的重要成员，将充分发挥医工融合、多学科融合等优势，打破传统医学教育和培养模式，借助清华大学医工结合技术，为医学高质量发展贡献智慧和力量，并将同时致力于培养更多医教研全面发展、高精尖的学术型神经外科医生。