Neiroloģijas pamatuzdevums ir atklāt nervu sistēmas patoloģijas un tās ārstēt. Šo slimību kategorijā ietilpst gan galvas un muguras smadzeņu (centrālās nervu sistēmas) slimības, gan ķermeņa nervu (perifērās nervu sistēmas) un to sīkākā iedalījuma (autonomās jeb veģetatīvās nervu sistēmas un somatiskās nervu sistēmas) slimības. Ārsti, kuri praktizē neiroloģiju, ir neirologi. Neirologi specializējas nervu sistēmas slimību diagnostikā, ārstēšanā, pacientu izglītošanā un praktizē gan slimnīcās, gan ambulatorajā pieņemšanā. Lai arī paši neirologi nenodarbojas ar ārstēšanas metodēm, kas pieprasa ķirurģisku iejaukšanos, ir vairākas neiroloģiskas slimības, kam nepieciešams izmantot operatīvu terapiju – šādos gadījumos pacients tiek nosūtīts pie neiroķirurga. Vairākas neiroloģiskas slimības ārstē arī psihiatri – bieži nepieciešama kompleksa terapija, iesaistot abu pušu speciālistus, jo vairākas neiroloģiskas slimības var izmainīt cilvēka uzvedību un personību. Pārciešot neiroloģisku slimību, kas rezultējas ar ierobežotām ķermeņa kustībām un orgānu funkcijām, vienmēr tiek ieteikta rehabilitācija, ko individuāli piemēro ārsts rehabilitologs un fizioterapeits; var tikt piesaistīts arī ergoterapeits. 

Neiroloģijas praktiskā nozīme attiecināma uz pacientu ārstēšanu. Neiroloģisko slimību spektrs ir ļoti plašs, un saslimstība ar tām ir augsta – mūsdienās ir atklātas vairāk nekā 5000 neiroloģisko slimību. Attīstot izpratni par zināmajām slimībām, medicīnu kopumā un diagnostiskajām metodēm, šis skaitlis turpina pieaugt. Papildus ārstēšanai tiek veikta sabiedrības izglītošana informatīvu kampaņu, raidījumu un populārzinātnisku materiālu izplatīšanas veidā, kas realizē neiroloģisko slimību individuālo profilaksi. Neiroloģija ir cieši saistīta ar tās zinātnisko pusi – neirozinātni. Šīs nozares apvieno neiroloģijas teorētisko bāzi, klīnisko praksi, pētījumus par slimību patoģenēzi un to ārstēšanas efektivitāti. Neiroloģijas teorētiskā puse ietver statistikas apkopošanu par saslimstības biežumu, mirstību, slimību norises aprakstu veidošanu, zinātnisko darbu izstrādi.

Neiroloģija ir viena no medicīnas zinātnes specialitātēm. Tā kā nervu sistēma kontrolē visus notiekošos procesus organismā un citu orgānu slimības atstāj iespaidu uz nervaudiem, neiroloģija ir saistīta arī ar citām medicīnas nozarēm, piemēram, neiroķirurģiju, kardioloģiju, endokrinoloģiju, reimatoloģiju un citām.

Ķirurģija, internā medicīna un neiroloģija tiek uzskatīti par trīs galvenajiem pīlāriem, uz kā balstās mūsdienu veselības aprūpe. Par neirologiem iespējams pārkvalificēties kādā no medicīnas apakšspecialitātēm, kas saistītas ar neiroloģiju, – algoloģijā (zinātne par sāpēm), geriatrijā (specializējas uz vecāka gadagājuma pacientiem) un citās. Neiroloģija nav internās medicīnas nozare, jo abās specialitātēs ir plašs ārstējamo slimību spektrs un atsevišķas rezidentūras apmācības. No vēsturiskā aspekta – neiroloģija sākotnēji tika praktizēta, nenodalot to no psihiatrijas, līdz tā atdalījās kā patstāvīga specialitāte. Turpretim internajā medicīnā jau bija skaidri definēts darbības spektrs, kurā neietilpa nervu sistēmas slimību ārstēšana. 

Neiroloģijas pamatā ir zināšanas par nervu sistēmas anatomisko uzbūvi un fizioloģisko darbību. Neiroloģija balstās uz neirozinātnē pierādītām teorijām, kas izskaidro nervu sistēmas attīstību, normālās funkcijas, kā arī slimību attīstības mehānismu. Ārstniecības metodes tiek izvēlētas uz pierādījumiem balstītā medicīnā, ko attīsta no klīniskiem pētījumiem. Lai arī pastāv vadlīnijas, pēc kurām izvēlas terapiju, katrs pacients tiek vērtēts individuāli un saņem pielāgotu ārstēšanu. Liela daļa ārstēšanas un rehabilitācijas metožu un izpratne par veselu nervu sistēmu tiek balstītas uz atzinumu, ka pastāv neiroplasticitāte – smadzeņu šūnas atjaunojas visā dzīves garumā un spēj veidot jaunus vai aizmirst vecus kontaktus (sinapses) savā starpā. Lai arī pētījumi, kas pauda ideju par šāda fenomena esamību, ir dokumentēti jau kopš 18. gs., ilgstoši pastāvēja apgalvojums, ka pieauguša cilvēka smadzenes nespēj mainīties. Kad tika pierādīts pretējais, ka smadzenes ir fenomenāli plastisks orgāns, paplašinājās iespējas palīdzēt cilvēkiem, kuri pārcietuši nervu sistēmas traumatiskus bojājumus, insultus, sirgst ar neirodeģeneratīvām slimībām, fantomsāpēm un citām neiroloģiskām patoloģijām.

Neiroloģijā galvenās pētniecības metodes, ko izmanto, lai noteiktu diagnozi, ir šādas: datortomogrāfija un magnētiskā rezonanse (arī funkcionālā magnētiskā rezonanse), pozitronu emisijas tomogrāfija, lumbālā punkcija, lai iegūtu cerebrospinālo šķidrumu, elektroencefalogramma, neirogrāfija, elektromiogrāfija. Ceļā uz diagnozi tiek izmantota arī asins parauga analīze, bioptāta (biopsijā iegūtā parauga) izmeklēšana, ultrasonogrāfija kakla un galvas asinsvadiem jeb doplerogrāfija brahiocefāliem asinsvadiem. Insulta cēloņa noteikšanā būtiskas ir elektrokardiogramma un ehokardiogrāfija, kuras izvērtē sirds ritmu un sirds uzbūvi. Slimībām, kas ir retas vai grūti diagnosticējamas, bieži nepieciešama ģenētiska analīze.

Lai noteiktu diagnozi pacientam, ir jāsāk ar pacienta izmeklēšanu, kur viņš tiek apskatīts, izjautāts, tiek pārbaudīti refleksi, sensorā uztvere (tajā skaitā pieskāriena vai sāpju stimula jušana, redze un dzirde), analizēta runa, līdzsvars, kognitīvās spējas, kur objektīva rezultāta sasniegšanai izmanto standartizētus testus un skalas. Galvenais neirologa instruments pacienta izmeklēšanā ir neiroloģiskais āmuriņš, ar ko pārbauda cīpslu un citus refleksus. Dažāda līmeņa sajūtu pārbaudei var izmantot gan Vartenberga riteni (Wartenberg wheel), gan iesvārstītu kamertoni. Sekojoši tiek lemts par turpmākām diagnostiskām metodēm, kuru rezultāti tiek analizēti kontekstā ar pacienta simptomiem. 

Lai gan par neiroloģijas kā atsevišķas medicīnas nozares pirmsākumu tiek uzskatīts 16. gs., tomēr jau kopš akmens laikmeta var atrast liecības par neiroloģisku slimību ārstēšanu, piemēram, galvaskausa trepanāciju, pēc kuras pacienti lielākoties neizdzīvoja. Senajā Ēģiptē tika aprakstītas gan neiroloģiskas struktūras, gan sekojoša orgānu mazspēja un kustību traucējumi pēc noteiktām galvas un muguras smadzeņu reģionu traumām.

Vēsturē ir ievērojams liecību skaits par neiroanatomijas pētījumiem, jo interese par galvas smadzenēm pastāvējusi vienmēr. Jau Hipokrats (Ιπποκράτης) runāja par smadzenēm kā atbildīgo orgānu cilvēka intelekta jautājumā un pat apsprieda patoloģiskas izmaiņas, piemēram, epilepsiju, par tās cēloni minot traucējumus galvas smadzenēs. 177. gadā Galēns (Γαληνός) pasniedza lekciju par smadzenēm, kur norādīja, ka tās ir “dvēseles mājvieta”, kognitīvo funkciju kodols. Uz Galēna idejām par smadzenēm neirozinātnes un neiroloģijas pamatlicēji atsaucās līdz pat modernā perioda aizsākumiem. Leonardo da Vinči (Leonardo da Vinci) veica savu ieguldījumu neiroloģijā, kad 1504. gadā pētīja galvas smadzeņu vēderiņus, zīmējot anatomiskas skices un atveidojot tos vaskā, jo vēlējās pierādīt, ka tā ir vieta, kur dzīvo cilvēka gars. 1549. gadā Jāsons Pratensis (nīderlandiski Jason van der Velde, latīniski Jason Pratensis) publicēja darbu “Par smadzeņu slimībām” (De Cerebri Morbis) – pirmo grāmatu, kas ekskluzīvi veltīta neiroloģiskām slimībām. Tajā spilgti parādās 16. gs. medicīnas iezīmes – interese par anatomiju, smadzeņu nozīmi uzvedībā un motorajās (kustību) funkcijās. Slimības J. Pratensis klasificēja kā simptomu kopumus un aprakstīja dažādas slimības, piemēram, reiboņus, trīci, krampjus, epilepsiju, galvas sāpes.

17.–18. gs. aktīvāk tika pētīts cerebrospinālais šķidrums, smadzenītes, radās izpratne par sīkāko nervu sistēmas vienību – nervu šūnu jeb neironu (saistīts ar mikroskopa attīstību), turpinājās anatomisko struktūru identificēšana un nosaukšana. 1791. gadā Luidži Galvani (Luigi Galvani) publicēja rakstu par nervu elektriskajiem impulsiem, ko demonstrēja uz vardēm.

Periodā no 1800. līdz 1850. gadam neiroanatomija tika apvienota ar neirofizioloģiju – Ričards Braits (Richard Bright) postulēja, ka smadzeņu funkcijas var krasi mainīties pat tad, ja cēlonis ir salīdzinoši maznozīmīgas izmaiņas to struktūrā. 19. gs. beigās un 20. gs. sākumā smadzeņu uzbūve tiek izpētīta tādā līmenī, lai neiroloģija spētu pastāvēt kā neatkarīga medicīnas specialitāte. Šajā laikā tika dibinātas pirmās atsevišķās neiroloģijas nodaļas slimnīcās. Klīniskie novērojumi tika saistīti ar patoloģiskām izmaiņām smadzenēs, un neiroloģija strauji attīstījās, jo īpaši Eiropā, lai arī terapijas iespējas saglabājās ierobežotas. Šo posmu dēvē par “moderno neiroloģiju”.

Pēc Otrā pasaules kara straujā attīstība vairākās zinātnes nozarēs virzīja arī neiroloģijas progresu, ieejot postmodernajā neiroloģijas laikmetā. Neiroloģija strauji attīstījās, un klīniskajā praksē arvien vairāk sāka izmantot radioloģiskās attēldiagnostikas metodes, kas spēja vizualizēt organiskas (struktūras) un pat funkcionālas (nervu sistēmas darbības) nervu sistēmas izmaiņas. Arī mūsdienās neiroloģijā savu devumu sniedz ne tikai neirologi, bet ar daudzām citām profesijām saistīti speciālisti: radiologi, imunologi, ģenētiķi, farmakologi un citi. Tiek pilnveidota diagnostikā izmantojamā tehnoloģija, meklēti jauni slimību apstiprinoši biomarķieri, kas patoloģiju spēj konstatēt tās attīstības sākumposmā, būtu ekonomiski izdevīgi, viegli lietojami un plaši pieejami. Lai arī visas neiroloģiskās slimības joprojām nav iespējams izārstēt pilnībā, tiek uzlabota pacientu dzīvildze un dzīves kvalitāte, atklāti jauni medikamenti un terapijas iespējas.

Eiropas Neirologu Asociācija (European Academy of Neurology) Vīnē, Austrijā; Amerikas Neirologu akadēmija (American Academy of Neurology) Minesotā, Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV); Britu Neirologu asociācija (The Association of British Neurologists) Londonā; Nacionālais Neiroloģisko traucējumu un Insultu institūts (National Institute of Neurological Disorders and Stroke) Betesdā, ASV; Visaptverošais Neirozinātnes centrs (Hospitales Group Centro Integral de Neurociencias, HM CINAC) Madridē, Spānijā; Bannera Alcheimera institūts (Banner Alzheimer’s Institute) Fēniksā, ASV; Nacionālais novecošanas institūts (The National Institute on Aging) Betesdā, ASV.

The Lancet Neurology (kopš 2002. gada, izdevējs The Lancet Publishing Group), Acta Neuropathologica (kopš 1961. gada, izdevējs Springer Verlag), Nature Reviews Neurology (kopš 2009. gada, izdevējs Nature Publishing Group), Brain (kopš 1878. gada (līdz 1910. gadam), atsāk publicēt 1917. gadā, izdevējs Oxford University Press), Annals of Neurology (kopš 1977. gada, izdevējs John Wiley & Sons Inc.), Alzheimer’s and Dementia (kopš 2005. gada, izdevējs Elsevier), JAMA Neurology (kopš 2013. gada, izdevējs American Medical Association).

Neiroloģijā pamatus likuši izcili anatomi, ārsti, kā arī daudzu citu zinātnes nozaru pārstāvji. Nozīmīgu ieguldījumu snieguši neirozinātnieki, uz kuru atklājumiem balstās neiroloģijas pamatprincipi. Vācu psihiatrs, neiropatologs Aloīzs Alcheimers (Aloysius Alzheimer, arī Alois Alzheimer) pirmais aprakstīja un publicēja Alcheimera slimības klīnisko gadījumu, tajā laikā sauktu par “senilo demenci”. Franču neirologa Žozefa Babinska (Joseph Babinski) vārdā ir nosaukts viņa aprakstītais Babinska reflekss (plantārais reflekss), kas pēc savas būtības ir patoloģisks un norāda uz bojājumu kortikospinālajā traktā (tractus corticospinalis). Korbinians Brodmans (Korbinian Brodmann), vācu neiroanatoms, kura viens no galvenajiem sasniegumiem ir galvas smadzeņu garozas kartēšana, pierādīja, ka katra noteiktā smadzeņu zona atbild par konkrētu funkciju organismā, un arī mūsdienās plaši tiek izmantots neiroloģijas diagnostikas pamatprincipos. Žans Barē (Jean Alexandre Barré) bija franču ārsts, kura vārdā ir nosaukts Gilēna-Barē sindroms (Guillain–Barré syndrome) un Barē mēģinājums (Barré test). Ž. Barē lika pamatus neiroloģijas virzienam, kas apskata slimības, kuras ietekmē vestibulāro jeb līdzsvara funkciju. Babinska refleksa pārbaude un Barē mēģinājums ir vienas no vēsturiskajām pārbaudēm, kas joprojām tiek izmantotas, izmeklējot pacientus, ja ir aizdomas par neiroloģisku patoloģiju. Franču neirologs Žans Šarko (Jean-Martin Charcot) pirmais aprakstīja multiplo sklerozi, kā arī patoloģisko attīstības mehānismu dažādām slimībām, piemēram, neirosifilisam, insultam un epilepsijai. Ž. Šarko saistīts ar vismaz 15 medicīniskajiem eponīmiem, tostarp Šarko-Marī-Tūta slimību (Charcot-Marie-Tooth disease) un amiotrofo laterālo sklerozi jeb Šarko slimību (Charcot disease), sauktu arī par Lū Gēriga slimību (Lou Gehrig's disease). Ž. Šarko tiek uzskatīts par pamatlicēju modernajai neiroloģijai. Reimonds Ādamss (Raymond Delacy Adams), amerikāņu neirologs, veica plašus zinātniskos pētījumus par cerebrovaskulārām slimībām, aprakstīja tranzitoru globālo amnēziju (transistor global amnesia), normāla spiediena hidrocefāliju (normal-pressure hydrocephalus), kā arī pirmais publicējis datus par centrālu pontīnu mielinolīzi (central pontine myelinolysis).