נוירולוגיה הינה תחום הרפואה אשר מתמחה במחלות של מערכת העצבים, כולל המוח, חוט השדרה, מערכת העצבים ההיקפית והשרירים. מחלקת נוירולוגיה בהדסה מטפלת במגוון בעיות נוירולוגיות וכן מבצעת מחקרים בינלאומיים בתחום.
רופאי המחלקה מטפלים במגוון מצבים נוירולוגים שכיחים, כגון: כאבי ראש, כאבי גב, חולשה וסחרחורות, כמו גם במחלות נוירולוגיות שכיחות כגון: אפילפסיה, אלצהיימר ודמנציה, פרקינסון, טרשת נפוצה, שבץ מוחי, ניוון שרירים, ועוד.