北京兒童醫院神經內科于1975年由葉其芬、吳滬生教授創立，是我國小兒神經內科發源地之一。經過幾代人的努力，已成為專業健全、技術力量雄厚、醫教研全面發展的學科。目前設有癲癇、神經肌肉病、遺傳代謝病、神經免疫病、運動障礙、腦血管病、睡眠障礙等亞專業，包括神經內科門診、神經內科病房、電生理檢查室（腦電圖室及肌電圖室）、神經病理室和神經內科實驗室等部門。現有專業醫師47名（含返聘2名），其中主任醫師17名，副主任醫師10名；博士學位29名，碩士學位18名；電生理技師18名，其中副主任技師1名，主管技師14名。
熊暉教授為神經內科現任科主任，丁昌紅主任醫師為神經學科黨支部副書記兼科副主任，任曉暾主任醫師為科副主任兼工會主席。科室創始人之一吳滬生教授在2016年榮獲中華醫學會頒發的“中國兒科醫師終身成就獎”，現雖已退休，仍時刻關注科室的發展和年輕人的成長。
神經內科門診設置有專業門診、特需門診及互聯網門診，常設周末及節假日門診，全年無休，減少患兒及家長等待時間。近10年來先后開展17個專病門診，包括難治性癲癇、癲癇術后隨訪、癲癇護理、嬰兒癲癇性痙攣綜合征、結節性硬化癥、生酮飲食、線粒體病及遺傳代謝病、神經遺傳咨詢、神經免疫、腦白質病、神經肌肉病、脊髓性肌萎縮癥、肌營養不良、運動障礙、發作性睡病、重癥肌無力專病門診以及神經肌肉病多學科聯合門診、神經系統疾病干細胞移植多學科聯合門診。專病門診開展疾病健康宣教，完成縱向隨訪及管理，引導陪伴慢性疾病患兒及家庭，協助他們認識疾病，戰勝疾病。
神經內科病房共有床位64張。神經內科一病房承擔各種神經系統罕見病及疑難危重癥的診治，主要收治病種包括急性腦病、腦炎、中樞神經系統脫髓鞘疾病、腦血管病、脊髓炎、神經根炎、炎癥性肌病、重癥肌無力、腦白質病、離子通道病、遺傳代謝病及神經變性病等。2019年獲批中國SMA診治中心聯盟及全國腦炎專業診療中心。神經內科二病房為癲癇綜合治療中心，主要服務于癲癇尤其是難治性癲癇患兒，配備128導、64導和32導視頻腦電圖儀，形成腦電監測單元。病房整合神經內科、功能神經外科、神經調控、神經影像、神經病理、認知行為等專業，為癲癇患兒制定個性化、多元化的綜合診療方案，包括藥物治療、生酮飲食、術前評估和定位、經顱磁刺激以及迷走神經刺激術等治療手段，可進行顱內電極腦電監測、立體定向腦電監測、各種認知心理評估及健康教育。2020年榮獲CAAE批準掛牌“全國三級綜合癲癇中心”及“腦電圖培訓基地”。神經內科多年來結合專科特色，開展專業護理，堅持健康宣教、科普義診等公益事業，在國際罕見病日、國際兒童節、癲癇關愛日等特殊日期舉辦講座、答疑、義診活動，與多個病友會密切合作，心系患兒及家庭，提供最優質醫療服務。
神經內科在高質量完成臨床工作的同時，在科研領域也取得優異成績。2020年至2022年，連續入圍中國醫院/中國醫學院校科技量值STEM排行榜（神經病學）。主持及承擔數十項國家級及省部級科研項目，發表SCI及國內核心期刊數百篇。開展臨床藥理項目十余項。在線粒體病、神經肌肉病、神經免疫性疾病等領域搭建了國際、國內頂尖實驗室及臨床科室合作平臺，開展疾病注冊研究，制定指南、共識及多學科綜合治療方案。堅持請進來、走出去的模式，打造一支國際化、多元化、專業化的骨干團隊。
神經內科擁有一支優秀教師團隊，現有博士研究生導師2名，碩士研究生導師4名。承擔首都醫科大學兒科學授課、實習、見習指導，兒內科醫師規范化培訓，進修醫師培養等教學任務。自2004年起，神經科連續舉辦19屆國家級繼續教育項目（兒童神經系統疾病新進展及遺傳代謝病學習班），譽為兒內科尤其是兒童神經內科領域的年度學術盛宴。
五十年積累與奮斗，國家兒童醫學中心首都醫科大學附屬北京兒童醫院神經內科已成長為一支國際先進，國內領先的國家隊，他們不忘初心，砥礪前行，為兒童健康成長保駕護航！
