Für neurochirurgische Operationen gehören die Verwendung des Operationsmikroskops und computergestützte Zielpunktführung und Zugangsüberwachung (Stereotaxie und Neuronavigation) zum Standard.
Die mikroneurochirurgische Technik und Neuronavigation gewährleisten die Schonung des Hirn-, Rückenmarks- und Nervengewebes sowie der umgebenden Strukturen. An der ständigen Weiterentwicklung computerassistierter Navigationsverfahren hat die Neurochirurgie wesentlichen Anteil.
Endoskopische Eingriffe sind bei bestimmten Erkrankungen der Bandscheiben, bei besonderen Formen der Nervenwasser-Zirkulationsstörungen und bei Kompression eines Nerven an der Handwurzel (Carpaltunnelsyndrom) minimalinvasive Alternativen zu herkömmlichen Verfahren. Zu den minimalinvasiven Techniken gehören auch die interventionellen Angiographieverfahren, die Neuroradiologen anwenden, um beispielsweise Hirngefäßaneurysmen „von innen heraus“ – also über das Gefäßsystem – zu verschließen (z. B. Coiling). Stark durchblutete, krankhafte Strukturen, wie arteriovenöse Malformationen (Angiome) oder Tumoren können mit dieser Technik entweder komplett behandelt oder für eine schonende Operation ohne wesentlichen Blutverlust vorbereitet werden.
Der schonenden und Operationszeit sparenden Entfernung von Hirntumoren dient der Einsatz eines Geräts zur Ultraschall-Gewebszertrümmerung und Absaugung. Schwer abgrenzbare Tumore des Gehirns können mit der D-ALA-Fluoreszenz-Methode besser sichtbar gemacht und damit vollständiger entfernt werden.