同济医院神经外科由裘法祖院士和蒋先惠教授经沪迁汉后于1955年正式创立，是国内最早的神经外科之一。作为湖北地区神经外科发展的摇篮，同济医院神经外科是全国重要的神经外科中心之一，为全国尤其是湖北省及周边地区神经外科的发展培养了一大批各层次的优秀专业人才。还先后建立了以武汉陆军总医院、山西省人民医院、河南科技大学附属医院和新疆石河子大学附属医院为代表的博士点培养基地。长期以来，与德国Erlangen-Nuernberg大学、Essen-Duisburg大学、Marburg大学、Freiburg大学、Heidelberg大学等神经外科合作联合培养博士生和博士后科研工作。
在蒋先惠、李龄、薛德麟、胡文安和雷霆教授等历任主任带领下，经全科医护人员的共同努力，时至今日，同济医院神经外科是湖北最早且唯一的卫健委国家临床重点专科（2011），湖北唯一的中华医学会神经外科学分会常委单位（2006）和首批中国医师协会神经外科专科医师培训基地（2015）。目前科室已设置完备的亚专业，包括神经肿瘤，颅底显微外科，脑血管病，颅脑损伤与神经重症，立体定向与功能神经外科，脊髓脊柱外科和小儿神经外科等，诊疗范围囊括神经外科各类疾病。目前科室拥有八个病区（汉口院区5个，光谷院区1个、中法新城院区1个、光谷儿童医院1个），开放床位320张（汉口院区210张，光谷和中法新城院区各45张，光谷儿童医院20张），独立的NICU病房。科室拥有十余台进口手术显微镜、神经导航系统、CUSA系统、术中电生理监测系统、术中超声系统、术中移动CT和术中磁共振，独立的视频脑电图室，双C-DSA复合手术间以及全套神经重症监护病房（NICU）配套设备等先进仪器。2024年门诊量5万余人次，年手术量超8600台（不含造影）。
神经外科现任主任雷霆教授，常务副主任（主持工作）舒凯教授，党总支书记兼副主任牛洪泉主任医师。现有医师63人，其中博士学位62人，在编博导10人，教授/主任医师13人，副教授/副主任医师25人，主治医师、住院医师25人；在站博士后6人；专科技术人员5人；护理人员175人。基本上实现了年轻医师博士化和留学化，为科室不断做大做强、持续发展打下了坚实基础。
神经外科研究室包括中德神经肿瘤分子内分泌实验室（1997年建立）、V-EEG室和电生理实验室、显微解剖实验室（2020年建立），研究室设施完备，为神经外科临床、基础研究提供了良好的平台。科室主要研究方向包括：垂体瘤，脑胶质瘤自体免疫，脑胶质瘤，脑出血，神经损伤与修复，显微神经解剖等。科室目前承担四十余项国家自然科学基金课题，每年举办多期显微神经外科训练班和国际学术论坛，国际学术交流和区域引领作用不断加强。
神经外科实验室于1981年5月正式批准成立，实验室主要以研究生进行动物实验、手术器械、材料研制和解剖入路研究为主。80年代末期，科主任薛德麟教授开展胎脑移植治疗痴呆症的临床研究，同时也开始细胞培养并进行脑组织冷冻保存的技术研究。1991年医院批准神经外科实验室成为研究室。神经外科也被评为同济医科大学重点学科。2022年获批“神经损伤与功能重建”湖北省重点实验室。
近年来神经外科研究室陆续获得多项国内外科研基金，使研究上升至分子水平，重点研究垂体腺瘤细胞多信号传导机制、脑胶质瘤、脑损伤、脑血管病及功能性疾病。承担国家级课题（国家重点研发计划、国自然面上项目和青年项目等）44项；省部级课题（重点研发计划、省自然、卫健委等）40余项，总经费超2500万元，推动神经外科科研工作的快速发展。
神经外科目前已发表SCI论文1000余篇，近五年发表SCI论文240余篇，并在国际顶级期刊（Neuro Oncology、Advance Science、Molecular Therapy、Cell Discovery、Protein & Cell等）发表多篇文章，聚焦于ADAM22促进垂体腺瘤进展（Neuro Oncology）、胶质瘤干细胞表型促进胶质瘤进展（Neuro Oncology）、缺氧通过自噬调节维持胶质瘤干细胞的干性（Neuro Oncology）、星形胶质细胞来源的外泌体通过调节小胶质细胞表型改善颅脑损伤后恢复（Molecular Therapy）等方向开展系统性研究，揭示疾病关键分子机制并推动诊疗策略创新，多篇成果发表于IF>10的权威期刊，形成从基础与临床相结合的综合研究体系，并逐步向转化发展。
立足垂体瘤、胶质瘤和脑血管病领域，参编多部国内外权威共识，构建神经外科疾病标准化诊疗体系。2024年神经外科联合国内外权威专家，推出脑血管病领域多部指南：《2024年基于白质纤维束保护的幕上高血压性脑出血手术治疗专家共识》、《2024年颅内外血管搭桥术中神经电生理监测中国专家共识》、《2024年脑动静脉畸形多学科诊疗专家共识》、《2024年烟雾病和烟雾综合征诊断与治疗中国专家共识》，为临床诊疗提供诊疗依据。
李龄教授主编了《听神经瘤》、《癫痫外科学》、《小儿神经外科学》、《小儿癫痫外科学》等多部著作，为临床诊疗提供了重要的诊疗依据；雷霆教授作为主编撰写了《神经外科疾病诊疗指南》、《颅脑损伤》、《小儿神经外科学》等多部著作，为临床医生在神经外科疾病的标准化诊疗方面提供了重要参考；同时，雷霆教授主译了德文版国际专业巨著《神经重症医学》，推动了神经外科重症医学的快速发展；张华楸教授和舒凯教授主编的《脑血管病病例精解》，从临床工作中精选典型、疑难、少见、易误诊的脑血管病病例，促进脑血管病医学专业人员提高实际操作水平。
