医院的医疗服务范围已辐射到全国30省市、香港、澳门等地区以及印尼、哈萨克斯坦、蒙古国、澳大利亚、法国、美国等国家。
首都医科大学三博脑科医院诊治的病种主要包括癫痫、帕金森病、各种颅内肿瘤(垂体瘤、脑膜瘤、胶质瘤、听神经瘤、颅咽管瘤等)、脑血管疾病(动脉瘤、动静脉畸形等)、小儿颅脑疾病、脊髓脊柱疾病、脑积水、疼痛等。尤其在癫痫、听神经瘤、胶质瘤、脑血管瘤、颅咽管瘤、脊髓肿瘤等疾病的治疗技术已进入国际和国内行列。医院在神经专科专业的合理细分，非常有效地促进了学科的发展。并在此基础上，提倡多学科合作，率先在国内神经类疾病(如癫痫、胶质瘤等)的诊断与治疗领域里开展了多学科合作。2012年8月，北京医师协会脑胶质瘤会诊中心、北京医师协会疑难疼痛会诊中心在三博挂牌。2013年6月，中国抗癫痫协会癫痫疑难症会诊中心在三博成立。此外，个性化治疗也是三博的一大特色。由于专家团队和各医科室的共同努力，医院的医疗质量与服务不仅赢得了患者的赞誉，更获得了同行的好评，在业界内外享有盛誉。
目前，医院拥有八大神经外科亚专业、癫痫内科、癫痫中心、疼痛中心等，另设有十几个相关科室。
