מחלות נוירולוגיות מופיעות לאחר שסיבה כלשהי גרמה לפגיעה בחלק כלשהו של מערכת העצבים.

המחלות הנוירולוגיות מתחלקות למספר קבוצות:

• שבץ מוחי – מצב בו מופיעה איסכמיה של המוח, כלומר המוח סובל מחוסר באספקת דם וחמצן. שבץ מופיע לרוב בגיל מבוגר, אצל אנשים עם גורמי סיכון קרדיווסקולריים כמו סוכרת, יתר לחץ דם, כולסטרול גבוה, השמנה והיסטוריה של אירועים קודמים. קיימים שני סוגים של שבץ מוחי: שבץ איסכמי בו אספקת הדם נפגמת בגלל קריש דם שחוסם כלי דם מוחי, ושבץ המורגי, בו מופיע דימום מוחי שגורם כתגובה להפחתת זרימת הדם במוח. במידה ושבץ מוחי מאובחן מספיק מוקדם (עד 4.5 שעות מרגע הופעת הסימפטומים), ניתן לטפל בו באמצעות שימוש בתרופות להמסת קרישים או צנתור. עם זאת, יש לציין ששבץ מוחי גורם במקרים רבים לנזק ארוך טווח, משאיר את החולים עם נכות מסויימת ודורש לרוב תקופת שיקום ממושכת.
• אפילפסיה – קבוצת מחלות הנגרמת מפעילות חשמלית מוגברת במוח, ומתבטאת בפרכוסים. אפילפסיה היא מצב נפוץ יחסית, וחולי אפילפסיה רבים מטופלים באמצעות תרופות שונות לשליטה על הפרכוסים ולמניעתם. אפילפסיה יכולה גם להופיע כמצב חירום, ובמידה והפרכוס אינו מפסיק באופן ספונטני (מצב הנקרא "סטטוס אפילפטיקוס") יש לטפל בו באמצעות תרופות.
• מחלות ניווניות – בדומה לאיברים נוספים בגוף, גם המוח יכול לעבור תהליכים של הזדקנות והתנוונות, ובמצבים אלה יופיעו מחלות כמו אלצהיימר ופרקינסון. אלצהיימר היא מחלה הגורמת לירידה קוגניטיבית הדרגתית, ומתבטאת באובדן זיכרון, הפרעה בהתמצאות במרחב ותסמינים נוספים. פרקינסון היא מחלה הגורמת להפרעה בפעילות המוטורית ומתבטאת ברעד, נוקשות, הפרעה בביצוע תנועות והפרעות ביציבה. המשותף למחלות הניווניות הוא תהליך הדרגתי ומתמשך, אשר קשה מאוד לטפל בו וכיום הטיפולים הרפואיים הקיימים מאפשרים בעיקר להאט את ההתדרדרות ולא למנוע אותה או להביא לשיפור המצב.
• הפרעות תחושתיות – מערכת העצבים כוללת גם את המערכת התחושתית, וחלק מהמחלות הנוירולוגיות מערבות גם הפרעה ביכולת התחושתית. אחד המצבים הנפוצים הוא נוירופתיה סוכרתית, אשר מתבטאת בהפרעה תחושתית וכאב אופייני כתוצאה מסיבוך של מחלת הסוכרת.
• חבלות ראש וגידולים – אחד התחומים החשובים בנוירולוגיה ונוירוכירורגיה הוא חבלות ראש וגידולים, אשר גורמים לפגיעה קשה ברקמת המוח. חבלות ראש, יכולות לגרום לדימומים מסוגים שונים, אשר מעלים את הלחץ התוך גולגלתי וגורמים ללחץ על המוח. גידולים מוחיים, גורמים גם כן ללחץ מוקדי אשר גורם לביטוי נוירולוגי על פי מיקומו. חבלות ראש קשות וגידולים דורשים במקרים רבים טיפול כירורגי, אשר בלעדיו לרוב לא ניתן להתמודד עם הבעיה.
• מצבים נוירולוגים נוספים – קיימים מצבים נוספים הקשורים לתחום הנוירולוגיה, הגורמים לתסמינים קליניים אופייניים, כמו מחלת גיליאן ברה, טרשת נפוצה או מיאסתניה גרביס. מלבד זאת, המוח ומערכת העצבים חשופים לזיהומים, כמו דלקת קרום המוח, מנינגיו-אנצפליטיס ומחלות זיהומיות נוספות אשר דורשות טיפול מתאים.