南京脑科医院擅长精神大科、医学心理科、神经内科、神经外科、康复医学科。上述科室对于相关基础病及疑难杂症均具有丰富的检验、治疗经验，患者可根据自身情况选择对应科室就诊。
1、精神大科
是江苏省精神卫生中心、国家临床重点专科建设单位、江苏省医学重点专科、江苏省精神科临床医疗质量控制中心等，全科整体实力雄厚，临床经验丰富，医疗技术居全国先进水平。
2、医学心理科
是国内成立较早、历史悠久、配置合理的专科机构，是国家临床重点专科、江苏省临床重点专科等，在心理咨询与治疗领域已达到国内先进水平，尤其在认知行为治疗方面更是处于国内领先水平。
3、神经内科
是院内的特色学科之一，是国内建科最早的单位之一，素有国内“神经科医师摇篮”之称，现已成为全国最大、技术先进的神经病学医疗、教学和科研中心之一。
4、神经外科
是江苏省神经外科临床重点专科、卫生部神经外科专科医师培训基地、国家神经外科专业住院医师规范化培训基地等，是国内神经外科分支学科发展最为齐全、最具活力的科室之一，在帕金森病、癫痫等领域处于国内先进行列。
5、康复医学科
是省内建立最早的专科医院中的神经专科康复科室，现为南京市重点专科。科室多项康复治疗技术处于省内前沿地位，除常规的偏瘫、截瘫等肢体运动功能障碍的康复训练外，还在言语-语言障碍、吞咽障碍、康复护理方面取得了自己的特色。