神经外科业务开展于上世纪七十年代末，1987年组建脑外科小组。2001年8月，神经外科正式成立，当时在全省范围内的县级医院基本没有独立建制的神经外科，多数市级医院也刚刚起步，许多甚至没有独立建科。福建省医学会神经外科分会杨卫忠主任这样评价“仙游县医院率先在县级医院开展复杂脑血管病及颅底肿瘤手术，走在全省同级医院的前列。”2013年价值100多万的莱卡手术显微镜投入使用，标志着该院神经外科显微手术领域进入一个新的阶段，目前与省级及省外多家医院神经外科协作，医疗水平和规模居该市前列。 科室设置床位55张，专科ICU床位6张；医师9人，其中主任医师1人，副主任医师1人，主治医师5人；博士研究生1人，硕士研究生1人。手术室配备齐全，有百级层流净化手术间，莱卡F40手术显微镜，万能手术床，头架、脑自动牵开系统，德国蛇牌开颅动力系统，美国艾博双极电凝器，能胜任各种类型的脑、脊髓手术。目前已开展的手术有：各类颅脑损伤手术，颅内肿瘤及脑血管病手术，颅骨肿瘤、神经系统感染、高血压脑出血微创手术、各型脑积水、颅骨缺损修补、先天性颅脑畸形手术，及脊柱手术等。专科ICU配备德国Dragon牌呼吸机、多功能心电监护仪、整套亚低温冰毯、冰帽、颅内压监测系统等。神经外科还配备了显微实验室，供全院年轻医师进行显微手术培训。
