神經病理室于1960與北京市神經外科研究所同時成立，專門為北京天壇醫院神經外科中心提供病理診斷并針對全國各家醫院神經外科病理標本開展會診工作，診斷水平躋身于世界先進行列，本科室同時擔負著臨床、科研和教學三重任務。

病理檢測項目包括術中冰凍、外檢（包括穿刺活檢及外檢標本）、分子病理學、細胞學等。本科室技術力量雄厚、設備精良、人員經驗豐富。臨床病例及開展工作包括膠質瘤、膠質神經元腫瘤、腦膜相關腫瘤、顱神經和外周神經腫瘤、胚胎性腫瘤、生殖細胞腫瘤、鞍區及松果體區腫瘤、其他罕見神經系統腫瘤及病變、腦血管畸形、癲癇、顱底及顱內外溝通腫瘤等。

我室現有人員14名，包括醫師9人，其中主任醫師3名，副主任醫師3人，博士生導師1人，博士8人。技術人員5人，副主任技師3人。我科現已培養博士研究生5人，培養神經病理進修醫師6人。