上海儿童医学中心神经外科是国内最早独立创建小儿神经外科的儿童专科医院之一，在国内乃至全球享有较高的声誉。目前核定床位40张，年手术量1000余例，专业医生8名。与国际知名儿童医院如波士顿儿童医院，得克萨斯儿童医院，华盛顿国家儿童医学中心，加州大学洛杉矶分校医学中心，洛杉矶西德赛纳医疗中心及以色列施奈德儿童医院建立了长期合作关系。学科带头人鲍南教授是国内小儿神经外科的领军人物之一，曾任第一届和第二届中国医师协会小儿神经外科分会副主委，中国修复重建颅颌面组副组长，上海市颅脑创伤研究所副所长，在先天性畸形如神经管闭合不全、脑积水、狭颅症的基础研究和临床诊断治疗方面颇有造诣，处于国内先进水平，部分项目达到领先水平。
　　1、 先天性神经系统畸形：治疗范围包括所有的小儿神经外科先天性畸形，年收治神经管闭合不全患儿200余例，脑积水200余例，手术数量及质量均处于国内领先。在神经管闭合不全及脑积水的治疗中有先进独到的见解，拥有先进的超声乳化吸引器和手术显微镜，并配备术中神经监护系统，保证既能手术解除脊髓栓系，又能最大限度的保护神经功能。美国UCLA医疗中心几乎每年都派住院医生或实习医生前来参加或观摩手术。
　　2、 内镜脑室镜微创手术：开展内窥镜脑室镜微创手术治疗梗阻性脑积水和蛛网膜囊肿，年逾600余例，在数量及难度上，全国领先，并能在内窥镜辅助下镜内镜外进行肿瘤活检和肿瘤切除手术。
　　3、 脑积水治疗：国内脑积水手术数量最多的单位之一，配备多种类型的分流管，针对不同的脑积水类型，精细化选择不同类型的分流管。手术成功率极高，术后感染、分流障碍、分流过度等各种并发症发生率全国最低。在国内外率先开展分流术后并发症预防的研究，分流管拆除的研究以及无症状脑积水非手术治疗的研究。
　　4、 颅颌面畸形：在美国整形外科前主席Sayer教授的促成下，与上海第九人民医院合作成立儿童颅颌面畸形纠治中心，专注于各种狭颅症的手术治疗，早期进行微创骨缝切开及内牵引治疗，后期进行大范围颅骨成形术，尤其对Apert、Crouzon等综合征型狭颅症的手术更为专业，年狭颅症手术量百余例，无论手术年龄、手术数量还是手术难度上都处于国内领先水平。
　　5、 中枢神经系统肿瘤：开展各种入路颅脑肿瘤和脊髓肿瘤的高难度手术，尤其是儿童后颅窝肿瘤，肿瘤全切除率达到90%以上，成立肿瘤MDT治疗小组，并且针对小年龄儿童脑肿瘤的治疗进行综合评价，提供个性化治疗方案，使儿童颅脑肿瘤手术的成功率、患儿的生存率和生活质量处于国内一流水平。
　　6、 颅脑创伤外科：是上海市颅脑损伤研究所副所长所在单位，也是唯一一家进入上海市颅脑损伤研究所的儿童医院。针对儿童特点进行个性化治疗，配备有创颅内压监护仪，有专门的重症监护室，与抢救室、监护室和手术室形成联动机制，能够快速有效地对重症外伤病人进行手术和抢救，挽救了大批意外伤害儿童的生命。
　　7、 功能神经外科：国内最早开展癫痫外科的儿童专科医院，与神经内科合作成立癫痫中心，配备视频脑电图和术中定位系统。与儿童保健科、放射科合作，对适合手术的癫痫患儿进行客观评估，选择合适的手术和治疗方案，能够开展各种癫痫外科手术。与中医康复科合作，对脑瘫患儿进行选择性脊神经后根切断手术，改善运动功能和生活质量。
　　8、 脑血管外科：开展脑血管病的造影及介入治疗，能够对动静脉畸形（AVM）、烟雾病及儿童动脉瘤进行外科手术治疗，尤其采用最先进的间接动脉吻合术治疗儿童烟雾病，取得了良好的疗效。