20-е неврологическое отделение размещено на 6-ом этаже основного лечебного корпуса, развернуто на 25 коек: четыре 5-местные, две 2-местные и две 1-местные палаты. В малых палатах имеется отдельный санитарный блок (душ, туалет, умывальник).

В отделении оказывается специализированная неврологическая помощь пациентам с патологией нервной системы:

• острые нарушения церебрального и спинального кровообращения (инсульты);
• энцефалопатия (дисциркуляторная, токсическая, дисметаболическая и т.д.);
• деменция легкой и умеренной степени;
• энцефалиты и миелиты не менингококковой этиологии;
• эпилепсия без психических расстройств;
• пароксизмальные расстройства сознания не эпилептической природы (обмороки различного происхождения);
• демиелинизирующие заболевания (рассеянный склероз и другие);
• наследственные заболевания нервной системы и миастения;
• последствия черепно-мозговых травм и нейроинфекций;
• неврозы и неврозоподобные состояния;
• сирингомиелия и боковой амиотрофический склероз;
• хронические головные боли, мигрень, церебральная ангиодистония.

Медицинские возможности госпиталя позволяют проводить обследование и лечение пациентов отделения на современном уровне (мультиспиральная компьютерная томография, в т.ч. в ургентном режиме, ультразвуковое сканирование артерий шеи и головы, тромболитическая терапия при ишемическом инсульте, ботулинотерапия при спастических синдромах и т.д.).

Неврологическое отделение создано в 1964 г., его возглавляли начальники отделения - главные невропатологи РВСН полковники медицинской службы И. Е. Фомин (1964–1976), В. Н. Спирин (1976–1986), Н. А. Пахомов (1987–1992), В. Д. Палагута (1992–2001), В. М. Комаров (2001–2006), М. М. Ланговой (2006–2010). С 2010 г. неврологическое отделение разделено на два - для больных с сосудистыми заболеваниями нервной системы (20 отделение) и для больных с заболеваниями периферической нервной системы (21 отделение). 20 отделение возглавил подполковник медицинской службы кандидат медицинских наук А. Ф. Сухотерин, 21 отделение - М. М. Ланговой. С 2015 по 2020 г.г. 20-м отделением руководил подполковник медицинской службы В. С. Васильев.