Neurokirurgia residentuur on seitsme- kuni kaheksa-aastane koolitusprogramm, mis läbitakse pärast kolledžit ja meditsiinikooli, et omandada akrediteering ja kogemus sertifitseeritud neurokirurgiks saamiseks. Residentuuris veedetud aja maht ja jaotus sõltub piirkondlike sertifitseerimisstandardite spetsiifilistest nõuetest ja residentuuriprogrammi nõuetest. Ameerika Ühendriikides määrab American Board of Neurological Survey kindlaks neurokirurgia residentuuriprogrammide akrediteerimisnõuded. Residentuur sisaldab esialgset põhioskuste praktikat, millele järgneb aastatepikkune kliiniline neurokirurgia ja neuroloogia, mis kulmineerub juhtival positsioonil veedetud ajaga ja lõpliku spetsialiseerumisega selles valdkonnas.
Tavaliselt kulub residentuuri esimene aasta keskendudes kliiniliste oskuste praktiseerimisele üldkirurgias või muudes valdkondades peale neurokirurgia, näiteks kiirabi kogemus või anestesioloogia. Üldjuhul on eesmärk, et resident omandaks kogemusi muudes valdkondades, samuti neuroloogia ja neurokirurgia põhitõdesid. Selle aja jooksul võib läbida meditsiinilised kliinilised uuringud neuroloogi või neurokirurgi juures.
Pärast üldkirurgia residentuuri esimest aastat algab tegelik neurokirurgia residentuuri tegevus keskendudes neurokirurgiale ja neuroloogiale. Piirkondlikud akrediteerimisprogrammid võivad selle etapi jaoks nõuda teatud ajavahemikku, kuigi konkreetsed nõuded, näiteks kui palju aega ühes residentuuriasutuses peab veetma, võivad erineda. Sel ajal keskendutakse üldiselt probleemide diagnoosimisele, millele järgneb juhtimise ja ravi määramine. Tavaliselt korraldatakse nendel esimestel aastatel ka sertifitseerimise kirjalik eksam, olenevalt piirkondlikest nõuetest.
Neurokirurgia residentuuri hilisemad aastad võivad hõlmata aega, mis kulub neuroloogia, neuropatoloogia või neuroradioloogiaga seotud kogemuste teenimisele. Juhtpositsioonil oldud aega kulub tavaliselt ka sertifitseerimiseks, üldjuhul pearesidendi kogemuse saamiseks. Residentuuri viimased aastad on programmide lõikes erinevad, kuna mõned keskenduvad valdkonna erinevatele alaerialadele, nagu epilepsia või laboriuuringute kogemus. Teiste alaerialade hulka kuuluvad pediaatria, endovaskulaarne ja kompleksne lülisambakirurgia. Neurokirurgia residentuuri viimane aasta hõlmab enamasti iseseisvat kliinilist kogemust ja individuaalset keskendumist valitud alaerialale.
Neurokirurgia residentuuriprogrammid nõuavad vastuvõtmist samamoodi nagu meditsiinikoolis, kusjuures taotluste hindamisprotsess hõlmab soovituskirjade, isikliku avalduse ja vestlusprotsessi esitamist. Pärast residentuuri lõpetamist lähevad üksikisikud tööle riiklikesse ja eraasutustesse ning haiglatesse, samuti on neil võimalus astuda akadeemilistesse ringkondadesse laboriuuringute või õppejõu ametikohtadele. Residentuuris ajajaotus ja residentuuriprogrammi enda fookus määrab üldiselt üksikisiku karjäärituleviku selles valdkonnas.