北京市神經外科研究所創建于1960年3月，是國內最早建立的以神經外科研究為重點的公益型研究所，并在國內率先探索臨床轉化研究模式。在首任所長趙以成、第二任所長王忠誠及第三任所長張亞卓的帶領下，研究所已發展為集科研、教學、臨床與預防為一體，亞洲最大、在世界上享有較高聲譽的神經外科研究機構。研究所現有職工199人，設有5個行政管理部門、14個基礎研究室、6個臨床研究室、1個全國腦血管病防治研究室、2個社會團體；還有3個北京市重點實驗室和1個國際合作基地；“北京神經外科學院”和“中國醫師協會神經內鏡醫師培訓學院”均設在研究所。

研究所自創建以來一直承擔著國家及首都神經科學發展與神經系統疾病轉化醫學研究工作，以神經系統重大疾病領域中的基礎研究、創新定位、政府主導與產業發展鏈接及臨床應用結合幾個方面為發展導向，在神經外科諸多領域的基礎和臨床研究中取得了突出的成績，達到了世界先進水平。先后共承擔課題600余項，取得科研成果307項，其中國家級28項，國際4項。發表SCI收錄及核心期刊論文3800余篇，其中以腦腫瘤研究為代表的重大科研突破發表于國際頂級學術期刊《CELL》雜志。王忠誠院士在2009年獲國家最高科學技術獎，2012年獲得小行星命名的殊榮，2019年獲評“最美奮斗者”榮譽稱號。

2018年10月，研究所和首都醫科大學附屬北京天壇醫院一起順利遷至新址后，開啟了新時代的新征程。研究所將始終秉承一貫的宗旨和目標——立足國際前沿，圍繞腦重大疾病的基礎和臨床問題，致力于新理論、新技術、新方法的研究轉化和應用，在積極參與國家重大項目、解決腦重大疾病科學問題的過程中，建立國際一流的產學研相結合的神經外科轉化醫學基地，培養具有國際一流的神經外科基礎與臨床人才隊伍。