為開展超微形態學研究工作，1982年王天佑、邵文釗兩位主任從國外學習回國后，開始向上級申請購買電子顯微鏡。1983年申請獲批后，責成孫異臨負責聯系市科委、財政局、進出口管理局及海關等辦理具體相關進口設備審批事項。1984年李柏教授從長春白求恩醫大調入北京市神經外科研究所，電子顯微鏡室正式成立，李柏任第一任電鏡室主任。同年7月，H-600及S-520電子顯微鏡到貨安裝，建室后的重點工作是配合神經外科臨床及王忠誠院士研究腦干腫瘤及Moyamoya病的超微病理。
  1995年孫異臨研究員接任電子顯微鏡室主任，科室更名為超微病理研究室，工作重點為臨床超微病理診斷、協助院所科研課題的電鏡病理研究以及對外開展科研服務。本科室依托北京天壇醫院神經外科及北京市神經外科研究所的科研優勢，加強橫向聯合及拓寬服務半徑，為神經學科的發展充分發揮超微病理學科的優勢特點，將電鏡等儀器設備全面對社會開放，廣泛進行對外協作、會診及透射電子顯微鏡和掃描電鏡技術的服務性工作，形成了具有先進設備、醫療有特色、學術有成就的研究室。
  目前科室共有5人，其中正高級職稱人員1名。共培養6屆全日制研究生，共6名。