西安市第四医院神经外科分为神经创伤中心、神经介入中心。
神经创伤中心：
西安市第四医院神经创伤中心为脑科病院优势学科，中心现有医生7人，其中主任医师1人、副主任医师2人，配有蔡司K900手术显微镜、神经外科手术机器人、STORZ神经內镜等高端手术配套设备和器械，为高难度手术提供了有力保障。中心可完成各种类型颅脑损伤及脊髓损伤手术，各种高血压脑出血手术(开颅血肿清除术、颞肌下减压术、小骨窗血肿清除术、机器人定位引导下精准穿刺血肿抽吸术、內镜微创血肿清除术等)，脑积水手术。
神经介入中心：
西安市第四医神经介入中心为院脑科病院的特色中心之一，开展脑及脊髓血管造影、颅内动脉瘤栓塞、脑及脊髓血管畸形栓塞、颅内外动脉狭窄支架成形、急性脑梗死介入取栓等各类脑及脊髓血管疾病的介入治疗，以及颅内肿瘤的介入栓塞治疗。

在急性脑梗死介入取栓治疗方面，由于发病6小时是治疗的黄金时间窗，有多名介入经验丰富的高级职称专家的神经介入中心与多学科协作，开通了24小时*7天绿色取栓通道，尽最大努力恢复急性卒中患者的健康。

流术、脑室镜下三脑室底部造瘘术)，颅内蛛网膜囊肿手术(开颅囊肿切除术、内镜下囊肿脑池造瘘术)，缺血性脑血管疾病手术(颞浅动脉贴敷术、颅内外血管吻合术、颈动脉内膜剥脱术)，动脉瘤开颅夹闭术，脑血管畸形切除术，海绵状血管瘤切除术，寰枕畸形后路减压术等。