גידולי מוח הם מסוג הגידולים השכיחים ביותר בילדים. הגידול יכול להופיע בכל אזור במוח אך בקרב ילדים מרבית הגידולים מופיעים באזור המוח הקטן (מוחון/צרבלום). הניתוח להסרת הגידול נעשה בהרדמה מלאה, ובאמצעות טכנולוגיות חדישות אפשר לבצע כיום התערבות מיקרוכירורגית העושה שימוש בהדמיה ובמערכות ניווט משוכללות במהלך הניתוח, כך שמתאפשרת רמת דיוק גבוהה מאוד והסיכוי להוצאת הרקמות הבעייתיות תוך שמירה על הרקמות הבריאות, גדול יותר.   

הידרוצפלוס, מיימת הראש
הידרוצפלוס היא מחלה המתאפיינת בעודף נוזלים במוח. עקב חסימת ניקוז נוזלים של המוח וחוט השדרה, הם מצטברים בחדרי המוח וגורמים ללחץ תוך גולגולתי. על מנת לנקז את הנוזלים מהמוח, יש לבצע הליך כירורגי בו מחדירים צינור דלף לחדר המוח בו יש בעיית ניקוז, ואת קצהו השני מחדירים לאזור אחר בגוף (בד"כ לחלל הבטן), כך שנוזלי המוח מתנקזים לבטן ולבסוף נספגים בנוזל הדם. במקרים מסוימים מבצעים ניתוח אנדוסקופי, ניתוח זעיר פולשני, שבו יוצרים מעין מעקף פנימי לנוזל במקום להחדיר צינורית מלאכותית.

קרניוסינוסטוזיס
הגולגולת בנויה מעצמות המחוברות באמצעות תפרים, ומטרתה להגן על המוח. תינוקות נולדים עם תפרים פתוחים, כדי שהמוח יסיים לצמוח ולהתפתח. כשתפר או כמה תפרים נסגרים מוקדם מדי, נוצרת הגבלה בגדילה וצורת הראש נהפכת ללא סימטרית, ולעיתים אף נוצרות בעיות בארובות העיניים והפנים. הניתוח לתיקון מצב זה נעשה בהרדמה מלאה ובו מבצעים פתיחה של התפר שנסגר מוקדם מדי ומתקנים את העיוות בגולגולת. לעיתים יש צורך גם בהחלפת עצמות ארובות העיניים.

חבלות
חבלת ראש היא תופעה שכיחה יחסית בקרב ילדים והיא בעלת מאפיינים שונים מאשר במבוגרים. למשל הסיכון לפגיעה תוך גולגולתית גדול יותר משמעותית בילדים, והאנמנזה (תיאור התסמינים) אינה תמיד יכולה להינתן ע"י המטופל (תינוקות אינם מדברים, ילדים לא תמיד ברורים). במקרים בהם ישנה פגיעה משמעותית בעלת תסמינים נוירולוגים, תיתכן התערבות נוירוכירורגית כגון הרמה של שבר דחוס בגולגולת, צנתר לטיפול בלחץ תוך גולגולתי, ניקוז שטף דם תוך גולגולתי ועוד.

אפילפסיה
אפילפסיה היא מחלה הגורמת להפרעה חשמלית במוח ולפגיעה בתפקוד המוח ובהתפתחותו, והיא נחשבת להפרעה הנוירולוגית הכי שכיחה בילדים. במקרים של התקפים אפילפטיים שאינם מגיבים לתרופות, יש צורך בהתערבות כירורגית. הניתוחים הקיימים הם ניתוח לניתוק הקשרים העצביים בין האונה הימנית לשמאלית, ניתוח להסרה של המוקד האפילפטי, וניתוח להסדרה שכבה חיצונית של חצי מהמוח (במקרים חמורים במיוחד). המטרה של כל אחד מהניתוחים הללו היא להפחית את תדירות התקפי האפילפסיה.

מומים מולדים
קיים מגוון של מומים מולדים במוח ובעמוד השדרה. בכל אחד מהמקרים סוג הניתוח תלוי בסוג הבעיה, בחומרתה ובגיל הילד. המומים המטופלים בדרך כלל בנוירוכירורגיה לילדים הם מומים מולדים של עמוד השדרה, כגון ספינה ביפידה, עגינת חוט השדרה; מומים בגולגולת, כגון פלגיוצפליה תנוחתית; מומים בכלי הדם, כגון מחלת המויה מויה, מום עורקי-ורידי של המוח (AVM), קברנומה ועוד.