北京儿童医院神经内科于1975年由叶其芬、吴沪生教授创立，是我国小儿神经内科的发源地之一，至今已有40余年的发展历史。该科门诊病人多、病源广、疑难杂症较集中，许多患者慕名而来，80％以上来自全国各地，部分来自国外。每年门诊数量不断上升，2013年门诊就诊人次超过11万。著名儿童神经科专家吴沪生教授、张五昌教授目前仍然工作在临床一线，对儿童神经科常见病及罕见病均积累丰富的临床经验，同时还担任指导年轻大夫业务学习和查房。
现神经内科包括两个神经内科病房、神经内科门诊(普通门诊、专家门诊、特级门诊、特需门诊、特需小夜加班门诊)、电生理检查室(脑电图室及肌电图室)、神经肌肉病理会诊、心理门诊(心理咨询、评估、治疗)。开展了长程视频及24小时脑电图监测、肌电图与诱发电位、智力测查及心理测试、基因检测、代谢筛查、神经肌肉病理等检查。该科现有神经内科专业医师23名，精神与心理专业医师4名，其中主任医师4名(神经内科3名、心理专业1名)，副主任医师7名;电生理技师12名，护士38名。共有床位64张。其中神经二病房为癫痫综合治疗中心，配备有128导术中监测脑电图仪、64导及32导视频长程脑电图仪，