國泰綜合醫院腦神經內科於民國68年7月開辦，成立之初由台大醫學院神經科洪祖培教授及李克怡醫師到本院開始門診及收治住院病人，並購買腦波機及當時最先進的頭部電腦斷層掃描機為病人作精密的檢查，隨後國泰醫院李善敬醫師，台大醫院江翠如醫師，長庚醫院戴道恩醫師，台北榮總陳仁澤醫師，台大醫院王志弘醫師、李美靜醫師、黃柏豪醫師，國泰醫院廖品雯醫師陸續加入主治醫師陣容，以加強對病人之診療服務，並增置神經生理檢查儀器及腦血管超音波檢查機、多功能睡眠腦波檢查儀，對於疾病的診斷及治療提供最佳的資訊。99年成立腦中風小組，進行血栓溶解劑注射及動脈機械取栓術等積極性之治療。108年陳又嘉醫師加入本科陣容，專職動脈機械取栓術之執行。108、112年本科通過醫策會腦中風品質認證，積極提升本科腦中風治療之技術及品質。110年，成立失智症共照中心，結合醫院及社區資源，辦理失智症衛教講座及繼續教育，提升本科對於失智症患者之照顧品質。
本科一向強調治療病人不是只有治〝病〞，更要有〝全人醫療〞的完善照顧，希望病人治癒後能回歸家庭社會善盡其才。所以本科除了醫師及護理人員外，也與營養師、社會工作師、居家護理師、復健師等並肩合作，希望病人得到最好的醫療及完善的整體照顧，並協助護理部辦理慢性病人家庭照顧培訓班，對於民眾提供衛生保健教育及實用的照顧病人的方法。本科除了積極提昇臨床醫療水準服務病人之外，對於教學與研究也將繼續加強努力不懈，利用院內或院際的設備及人力，希望能為未來的國泰醫療網及醫學界培養出更多的優秀良醫以造福病患。