神经外科为本院重点科室，创建于2003年，同年挂牌成立天津环湖医院（天津脑系科中心）衡水分院，是衡水市各大医院中较早成立的神经外科。现有神经外一科和神经外二科两个病区。近年来，神经外科致力于开展微创手术治疗、高难度开颅手术（各部位颈内动脉瘤夹闭术，颅底肿瘤切除术等），均取得良好效果。科室多位医护人员先后多次在国家级医院进修学习。