Tra le specialità spicca la neurochirurgia, condotta ad un livello di altissima eccellenza con annessa la neuroradiologia dedicata alle neuroscienze, unica nel panorama bolognese. La struttura dell'ospedale è caratteristica, con una pensilina centrale che, partendo dall'atrio principale, attraversa il comprensorio e dalla quale si dipartono lateralmente i quattro padiglioni principali A, B, C, D con l'aggiunta del blocco F (concepito inizialmente come area dedicata all'emergenza), che termina nella palazzina servizi (mensa aziendale e uffici). Altre palazzine sono dislocate al di fuori dalla struttura principale: il padiglione Tinozzi, la Casa dei risvegli "Luca De Nigris" e il padiglione G per le neuroscienze. Al di fuori del plesso principale è presente il padiglione H, che fa riferimento alla radioterapia e alla senologia e una piattaforma d'atterraggio per l'elisoccorso.