首都医科大学附属北京天坛医院始建于1956年8月23日，是一所以神经外科为先导，以神经科学集群为特色，集医、教、研、防为一体的三级甲等综合医院，是亚洲神经外科临床、科研、教学基地。国家神经系统疾病临床医学研究中心、国家神经系统疾病医疗质量控制中心、国家医师资格考试实践技能考试基地、全国脑血管病防治办公室、WHO神经科学培训合作中心、北京市神经外科研究所、首都医科大学第五临床医学院等机构设在医院。
北京天坛医院传承“医德高尚、精益求精、严谨求实、勤俭廉洁”的院训精神，秉承“全心全意为病人服务”的工作宗旨，先后涌现出王忠诚院士、赵继宗院士、戴建平教授、王拥军教授等一批中国临床神经科学医学家与领军人物。在几代人的努力下，北京天坛医院与共和国同呼吸、共命运，共渡“艰难困苦，玉汝于成”的发展历程，成为中国临床神经科学的引领者。
为了响应国家“非首都功能疏解”战略部署，配合京津冀协同发展战略布局，助力北京“中轴线”申遗工作，北京天坛医院新院于2013年12月开工建设，2018年10月6日试运行，2019年1月30日正式投入运行，是建国以来北京市家整体搬迁的大型三级甲等综合医院。新院位于丰台区南四环西路119号，总占地面积181581平方米，总建筑面积 352294平方米，划分为医疗、行政科研与干部保健、教学三大功能区域。截至2019年，医院共设有临床科室67个，医技科室8个，编制床位1650张，在职职工3210人。
北京天坛医院驱动生物医药新发展引擎，加强创新培育力度，扎实推进神经系统疾病领域的新药器械成果转化，如快速基因分型检测、胶质母细胞瘤新药绿原酸、高精度微创血管介入手术机器人，以及基于人工智能技术开发的全球MRI、CT神经影像人工智能辅助诊断产品、脑网络连接组学人工智能麻醉、临床晕厥诊断系统等方面取得积极进展，创新成效逐步显现。