В 1969 року було відкрито відділення нейрохірургії на 35 ліжок. Це єдине в області повнопрофільне відділення, що надає високоспеціалізовану допомогу хворим з нейрохірургічною патологією і є флагманом нейрохірургічної допомоги в Чернігівській області.
З 1969 р. до 2001 р. відділення очолював кандидат медичних наук Анатолій Бугрей. З 2001 р. і до сьогодні завідувачем відділенням є кандидат медичних наук, Заслужений лікар України Геннадій Дубина.
У 1972 р. приступили до роботи В.М. Безпалий, В.О. Корольов, в 1976 р. – В.І. Станкевич, М.В. Плавський, в 1976 р. – А.Є. Андрєєв, 1978 р. – Г.В. Ладонько, 1984 р. – B.C. Гламазда, Л.І. Бондар, 1992 р. – C.M. Чорний, 1993 р. – Г.І.Дубина. Відділення постійно поповнюється кадрами, найбільше поповнення молодих нейрохірургів прийшло в 1995-1996 роках (A.A. Гарус, O.A. Андрєєв, О.І. Гребенюк, Д.Г. Ладонько), 1997 році – Т.В. Станкевич, Т.Є. Редік). В 2018 році до роботи в відділенні приступив О.С. Сироїд, в 2022 році В.А. Лісіцина, з 2025 року працює К.Ю. Нечаєв.
Відділення нейрохірургії надає невідкладну допомоги населенню області в режимі 24\7.
Головними напрямками практичної діяльності відділення є:
-Черепно-мозкова та спинальна травма різного ступеню тяжкості;
-Гострі геморагічні мозкові інсульти;
-Хірургічне лікування гриж міжхребцевих дисків – мікродискектомії на поперековому, шийному та грудному відділах хребта з технологіями протезування міжхребцевих дисків;
-Видалення пухлин головного та спинного мозку;
Повномасштабне вторгнення російської федерації в Україну стало справжнім випробовуванням міцності та працездатності працівників відділення. Під час облоги та бойових дій, які точилися навколо Чернігова лікарі не покинули поранених та хворих, і надавали допомогу не зважаючи ні на що.
Президент України Володимир Зеленський 29 серпня 2022 року нагородив Геннадія ДУБИНУ — завідувача відділенням КНП «Чернігівська обласна лікарня» ЧОР званням «Заслужений лікар України»
Лікарі відділення: Константин НЕЧАЄВ, Геннадій ДУБИНА, Олександр АНДРЄЄВ, Вікторія ЛІСІЦИНА, Тарас СТАНКЕВИЧ, Олександр СИРОЇД, Олександр ГРЕБЕНЮК тісно співпрацюють з провідною ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П. Ромоданова НАМН України». та користуються консультативною та методичною допомогою в практичній діяльності.