Неврологическое отделение, возглавляемое проф. д-ром Иваном Димитровым, занимается диагностикой и лечением болевых синдромов, рассеянного склероза, эпилепсии, болезни Паркинсона, деменции, инсультов, головокружений и других заболеваний, поражающих нервную систему. Проводятся нейропсихологические тесты и ведется наблюдение за пациентами с нарушениями памяти. В специализированных кабинетах используется высокотехнологичное оборудование для электроэнцефалографии (ЭЭГ), электромиографии (ЭМГ), вызванных потенциалов, допплеровской сонографии, транскраниальной магнитной стимуляции последнего поколения. Специалисты также используют возможности современных устройств визуализации в больнице — магнитно-резонансной томографии, компьютерной томографии, ангиографии и др. В отделении есть 30 кровати в современно оборудованных больничных палатах.