神经外科创建于五十年代末。1959年朱济平医师作为市级医院第一人赴上海华山医院神经外科进修，回院后开展了第一例颅内血肿清除术。1961年由朱济平、李云漳、宋家奕组成神经外科专业组。1978年开始，致力于发展显微神经外科，以手术精巧、死亡率低、并发症少在省内著称。1981年《显微手术治疗缺血性脑血管病的研究》（俗称“脑血管搭挢”）获杭州市优秀科技成果二等奖。大网膜颅内移植治疗缺血性中风逾百例。在此基础上先后开展了脑动脉瘤、脑血管畸形、巨大脑膜瘤以及颅底高难度肿瘤的显微手术。此外三叉神经痛的射频热凝固治疗术，三叉神经半月节甘油注射术，三叉神经微血管减压术，脑立体定向治疗帕金森氏病等在省内外均有较高的知名度。1989年《脑室——腹腔分流术治疗脑积水的临床研究》获杭州市科技进步三等奖、浙江省医学科技进步三等奖。
1996年引进国外进口微导管材料和设备，为一位外伤性颈内动脉——海绵窦瘘病人施行了可脱性球囊栓塞术，获得成功，这在华东地区尚属首例。随后又开展了自发性颈动脉——海绵窦瘘的病因和治疗探讨，并获得杭州市临床医疗成果二等奖。
1990年1月神经外科正式从大外科中分离，独立建科，李云漳任主任，1998年4月许培源接任主任至今。目前，神经外科有主任医师3人，副主任医生5人，博士1人，硕士2人。从五十年代仅能开展简单的颅脑损伤治疗，发展到今天已能全面开展神经系统几十种疾病的治疗；从五十年代仅有简陋的检查设备，发展到今天拥有国际上先进的ct、mri、dsa、脑地形图、脑皮层电极电图、脑立体定向仪、手术显微镜、神经外科内窥镜、微导管超选择性检查技术和检查设备。
近几年来，吸取国内、外先进经验，各分支学科有长足的发展，先后开展脑动脉瘤、动——静脉畸形、动——静脉瘘，经动脉导管介入到病灶进行可控性gdc（电解铂金微弹簧圈）、球囊p.v.a等材料栓塞治疗。还对顽固性癫痫等病在立体定向和脑皮层电极监测下手术治疗，经蝶窦行垂体腺瘤显微手术，颅内囊性病灶行神经内窥镜辅助手术治疗。脑、脊髓及周围神经的各种肿瘤、出血、感染、畸形的微创伤手术，在垂体瘤、胶质瘤基因治疗方面取得了一些突破，为神经外科增添了新的特色。