首都医科大学附属北京天坛医院神经外科历史悠久，在以王忠诚院士为代表的一代代神经外科前辈的不懈努力下，披荆斩棘、开拓进取，经过半个多世纪的发展，现已成为国内规模最大、亚专科最齐全的神经外科临床诊疗、教学和科学研究中心，是国家教育部重点学科、国家卫生部重点专科、教育部神经外科医师培训基地和国家卫生部继续教育基地。
2018年10月，医院正式迁入新址。2022年8月神经外科正式更名为神经外科学中心，现任中心主任中国工程院江涛院士，中心涵盖所有神经外科亚专科，包含脑血管病（开放及介入手术）、儿童神经外科、颅脑创伤、脊髓脊柱、颅内肿瘤、颅底脑干、颅内外沟通肿瘤、功能神经外科、神经内镜、周围神经外科、意识障碍等。2022年普通门急诊接诊19万人次，特需及国际部门诊接诊5.7万人次；院本部开放床位近600张，配置复合手术间及磁共振手术间等整合当前最先进设备和仪器的手术室，年手术量（含神经介入）近2.3万人次，择期手术死亡率为0.2%，达到国际先进水平。
神经外科学中心还拥有强大的人才梯队，自主培养中国工程院院士2名、中国科学院院士1名、国家“万人计划”科技创新领军人才1名、国家自然科学基金优秀青年基金获得者1名、百千万人才工程国家级人选1名、享受政府特殊津贴专家8名、享受国家卫生部突出贡献专家2名、北京学者3名、青年北京学者2名、入选“北京市海外人才项目”1名、北京高层次创新创业人才支持计划（高创计划）杰出人才1名/领军人才2名/拔尖人才2名、北京市百千万人才3名、北京市有突出贡献的科学技术管理人才（突出贡献人才）2名、北京市十百千工程中“十”层次人才6名、北京市自然科学基金杰出青年1名、北京市优秀青年人才2名、北京市科技新星11名、北脑学者1名、北脑青年学者2名、北京市卫健委“215”学科带头人4名、北京市医院管理中心使命计划人才2名/登峰计划人才6名/青苗计划人才13名。目前拥有博士生导师33名（含青年博导5名），硕士生导师61名。每年招收博士后、博硕士研究生近百人。
目前中心的学科带头人是赵继宗教授，中国科学院院士，国家神经系统疾病临床医学研究中心主任，首都医科大学神经外科学院院长,中国卒中学会会长，主任医师、博士生导师。他长期从事神经外科临床与基础研究，在国内率先建立具有国际先进水平的微创神经外科技术平台，降低患者术后神经功能缺损，将神经外科手术从脑解剖结构保护提升到脑功能保护，推动我国神经外科学达到国际先进水平。
借助于国家神经疾病医学中心、国家神经系统疾病临床研究中心、国家神经系统疾病医疗质量控制中心和北京市神经外科研究所等强大的科研平台支撑，神经外科学中心在各领域开展深入研究，每年都承担多项国家级的科研项目，先后获得国家科技进步一等奖1项、二等奖6项和省部级科技奖励百余项。
神经外科学中心注重国际交流与人才培养，定期委派中青年技术骨干前往世界顶级神经外科中心学习，如美国梅奥诊所、约翰霍普金斯医院、加利福尼亚大学洛杉矶分校、凤凰城圣约瑟夫医学中心Barrow神经病学研究所等，并将留学成果及产出作为人才评价的重要参考指标。作为世界卫生组织和世界神经外科联盟在中国的神经科学培训合作中心，中心建成了国内规模最大、条件最好的王忠诚显微神经外科培训中心，每年举行多期显微培训班，包括血管吻合学习班、内镜操作学习班、颅底培训学习班等。此外神经外科学中心还负责北京市神经外科专业住院医师规范化培训基地、专科医师培训基地工作，已培养近百名合格学员。
在科室文化方面，温润内敛、仁义兼备、尊师重教是天坛神外人一直秉承的科室文化。在这里，手术台上技艺精湛的大师，在台下是温和的兄长；在这里，紧张的临床和科研工作之余，有欢快的羽毛球赛、足球赛、排球赛、趣味运动会等，还有诗歌大赛、辩论会、联欢会。宽厚、仁慈、友爱、团结，永远是中心带给人们的精神风貌。天坛医院神经外科学中心已经并且必将继续在神经外科学的浩瀚海洋中沿着正确的方向高速前行！
