神经科成立于1958年，是全国知名的神经病学诊疗教学和科研中心，并进入首批神经科国家临床重点专科建设项目。目前有床位105张，职工64人，其中高级职称23人，中级职称17人，博士学位28人拥有运动神经元病、脑血管病、神经电生理，神经肌肉及遗传病、神经免疫、帕金森病、认知障碍、神经病理性疼痛及睡眠障碍等多个专业组，是全国最大的运动神经元病诊疗和研究中心，在国际上也有较大影响。
该科联合多学科成立了“北京大学第三医院脑血管疾病诊治中心”，并被评为国家卫健委“脑卒中筛查与防治基地医院”及“高级卒中中心”，科室多位专家担任学术要职，科主任樊东升教授目前担任中华医学会神经病学会副主任委员、中华医学会神经病学分会肌电图与临床神经电生理学组组长等职务
该科拥有博士生导师4人，目前在岗1人、硕士生导师10人，目前在岗4人，是神经病学博士后工作站。已培养研究生100余名。牵头的北京大学《神经病学》课程获评北京市及国家精品课程。
科室成员先后承担国家自然科学基金，国家“863计划”重点项目、科技部重大专项等多项科研课题，累计获得超过3000万科研经费，先后获得教育部科技进步一等奖、中华医学科技三等奖、北京市科技进步三等奖，国家发明专利一项。
