Neurolog to lekarz specjalista zajmujący się schorzeniami obwodowego układu nerwowego i ośrodkowego układu nerwowego. W przeciwieństwie do psychiatry, zajmuje się on głównie schorzeniami, których podłożem jest uszkodzenie układu nerwowego. Specjalista ten diagnozuje choroby poprzez wykonanie różnorakich badań, jak choćby badanie głowy, podczas którego sprawdzane są takie parametry jak ustawienie, ruchomość, kształt i wymiary czaszki. Do zadań neurologa należy także badanie nerwów czaszkowych, tułowia, czucia powierzchownego, mowy, chodu, dna oka, a także siły, ruchomości, odruchów i czucia kończyn górnych i dolnych.

Oprócz wyżej wymienionych tradycyjnych badań, lekarz ten wykonuje także badania pomocnicze układu nerwowego. Zaliczamy do nich elektroencefalografię (EEG), elektromiografię (EMG), ultrasonografię dopplerowską tętnic, tomografię komputerową, spektroskopię rezonansu magnetycznego, badanie płynu mózgowo-rdzeniowego, angiografię, badania rtg czaszki oraz kręgosłupa, a także badania biochemiczne oraz genetyczne. Lekarz specjalizujący się w neurologii dokonuje również oceny wyższych czynności korowych w chorobach układu nerwowego, takich jak artykulacji, płynności czy rozumienia mowy, orientacji w miejscu, czasie i sytuacji osobistej, rozróżniania lewej oraz prawej strony, pamięci natychmiastowej, świeżej i odległej, ilości posiadanych informacji, czytania, pisania, liczenia, praksji i gnozji. Główne choroby leczone przez neurologa to zakażenia układu nerwowego, choroby naczyniowe, zaburzenia dotyczące płynu mózgowo-rdzeniowego (np. wodogłowie), guzy, urazy układu nerwowego, takie jak ból neuropatyczny czy uszkodzenia popromienne, urazy okołoporodowe i zaburzenia rozwojowe, choroby genetyczne skutkujące zaburzeniami układu nerwowego, choroby mitochondrialne, zaburzenia nerwowo-skórne, neuropatie obwodowe, zespoły otępienne, jak na przykład choroba Alzheimera, ataksje dziedziczne, zaburzenia ruchowe (np. choroba Parkinsona, choroba Huntingtona), choroby rdzenia kręgowego, choroby złącza nerwowo-mięśniowego, miopatie, choroby demielinizacyjne, jak choćby stwardnienie rozsiane, choroby autonomicznego układu nerwowego oraz zaburzenia napadowe.

Lekarz neurolog może jednak pomóc także pacjentom cierpiącym na mniej poważne choroby, takie jak migrena. Ludzie zgłaszający się do neurologa najczęściej uskarżają się na bóle głowy, zawroty głowy, zaburzenia widzenia, omdlenia, nudności lub zaburzenia równowagi. Objawy te nie są specyficzne, jednak mogą świadczyć o niezdiagnozowanej chorobie układu nerwowego.