海军总医院神经外科组建于1962年，1979年独立建科；1988年海军批准成立海军功能神经外科中心；1992年总后勤部批准成立全军神经外科中心；1989年成为第二军医大学硕士学位授权单位，2000年为博士学位授权单位；2011年12月被批准成为全军微创神经外科研究所。

学科带头人张剑宁主任在运用显微手术、神经导航等高新手术技术完成脑干肿瘤、颅颈区畸形、海绵窦内肿瘤、颅内动脉瘤、脑动静脉畸形、颅底肿瘤、脊髓内巨大肿瘤等复杂手术方面有很深造诣，在国内享有较高知名度。

海军总医院神经外科走过了半个世纪的历程，现已发展成为集临床、科研、教学紧密结合的优势平台。研究所现有住院病床90张，设有功能神经外科疾病、颅底肿瘤、脊髓病变、颅脑损伤及脑血管疾病治疗五个临床专业组。拥有伽玛刀治疗中心、微电极治疗中心、癫痫治疗中心及专科重症监护。设有立体定向及机器人手术室、脑电生理室、神经干细胞实验室、资料室。年门诊量8000人次，年住院人数2200人次，年手术2000例次，年医疗收入过亿。研究所可以完成神经外科各类疾病的诊断及治疗，并已形成了以立体定向手术技术为鲜明特色的优势技术项目，在全国享有盛名。承担第二军医大学临床医学院的教学工作，每年带教研究生、本科生学员及进修生100余人次。

研究所人才梯队合理，后备力量雄厚。现有工作人员103名，其中医师系列23名，护理系列66名，医技系列5人。拥有博士后2名，博士12名，硕士6名，其中高级职称12人，博士生导师2名，硕士生导师4名，享受国务院政府特殊津贴2人，获得教育部博士培养基金1人，入选医院中青年人才培养计划2人。2010-2012年病区被评为全国优质护理示范病房。

研究所重视临床与科研的紧密结合，经过几代人的努力，取得累累硕果。自建科以来累计获得国家及军队各种科技成果奖30余项，其中国家科技进步二等奖2项，国家科技进步三等奖1项，机械工业部一等奖1项，军队科技进步及医疗成果二等奖5项，北京市科技进步二等奖2项，中华医学三等奖1项，军队科技进步及医疗成果三等奖13项。获得国家、省部级以及军队科研课题55项，其中863课题4项、973课题2项、973分支课题2项、国家“十一五”科技支撑课题1项、国家自然科学基金8项、首都医学科研发展基金4项、军队科研课题30项。发表论文500余篇，主编专着4部，主译1部，参编专着40余部，是核心期刊《国际脑血管疾病杂志》的主编单位。

海军总医院神经外科经过几十年的发展，形成了具有自主创新、优势明显的专业方向。微创手术技术项目十分突出，独特的个性化治疗，可以针对不同病变选择最佳的手术方案。颅内较大体积的良性病变，可通过精细显微手术而得到治愈，如脑膜瘤、神经纤维瘤、垂体瘤、颅内动脉瘤以及血管畸形等；对于颅内恶性肿瘤（转移癌、胶质瘤），可通过立体定向手术加放、化疗，得到有效的控制；对于囊性肿瘤（如囊性颅咽管瘤、胶质瘤和转移瘤）可进行立体定向手术穿刺抽液并注入同位素，进行肿瘤内放疗；对于囊性和实性并存的肿瘤，可行立体定向内、外放疗（伽玛刀）结合的方法；对于功能性疾病（如帕金森病、癫痫等）应用立体定向手术可得到有效的控制，提高患者的生存质量。

研究所微创手术治疗拥有国际大宗（10000余例）现代立体定向手术的成功经验，具有国际领先水平。神经外科五大分支基础齐备：显微神经外科手术、立体定向手术、神经内镜手术、血管介入手术、立体定向神经放射外科（伽玛刀治疗），并充分利用具有自主知识产权的立体定向手术机器人，围绕微创神经外科的难点，拓宽脑肿瘤及功能神经外科疾病的治疗范围，保持和发展在国际领先的临床专业项目。