神经科始建于70年代末。是目前首都儿科研究所医疗、科研及教学密切结合的专业科室。专业队伍由具有丰富临床经验和科研能力的老中青专家组成。多数中青年技术骨干具有研究生学历，并曾在欧美、日本等国家研修、学习。科内设有病房、门诊、电生理研究室（诱发电位、脑电图、肌电图室），相关科室有：生长发育研究室、遗传研究室、生化室、神经影像检查、病毒室等。患儿源于全国各地。
　　主要诊治：各种惊厥性疾病的病因诊断及治疗；脑性瘫痪及智力低下的病因诊断及确诊后的治疗；注意力缺陷-多动障碍、抽动症诊断及治疗；部分神经肌肉病临床、基因诊断及治疗：如进行性肌营养不良、脊髓性肌萎缩等；部分代谢性疾病的临床、基因诊断及治疗：如苯丙酮尿症、甲基丙二酸尿症、线粒体脑肌病、溶酶体病等；神经-感染性疾病的诊断及治疗（脑炎、脑膜炎、感染性神经根炎）；儿童睡眠障碍诊断及治疗（发作性睡病、入睡困难、夜惊、梦魇、梦游）；儿童学习困难的病因诊断及治疗。
　　电生理研究室：诱发电位室提供视觉、听觉、上、下肢、体感诱发电位。脑电图室提供常规、视频、动态脑电图检测仪。神经功能检测室提供：注意略检测、抽动程度评估、生物反馈治疗、经颅磁刺激、事件相关电位检测、脑血流图及肌电图检测、睡眠障碍检测。
　　其它密切相关科室包括：生化研究室（氨基酸、有机酸疾病尿液生化学、神经细胞烯醇化酶、进行性肌营养不良基因等检测），遗传室（染色体核型分析、PKU、脊肌萎缩症基因)；病毒研究室（病毒病原学检测），影像科室，生长发育室。