In heel Europa sloegen onderzoekers aan het experimenteren nadat de Duitse natuurkundige Willem Conrad Röntgen in 1895 over de naar hem genoemde stralen had gepubliceerd. Het duurde daarna niet lang voordat röntgenapparatuur voor medisch gebruik werd geïntroduceerd.
De eerste annalen spreken in 1905 al over het bestaan van röntgenapparatuur in Tilburg. Op bouwplannen van het in 1929 nieuwgebouwde ziekenhuis werd een duidelijke indeling gemaakt voor röntgendiagnostiek en röntgentherapie (bestraling) in het St. Elisabeth Ziekenhuis. Het Tilburgse ziekenhuis was destijds gevestigd aan de Jan van Beverwijckstraat. De röntgendiagnostiek werd gehanteerd door dr. Van Buchem en de röntgentherapie door dr. Van Vonno.
Het duurde tot 1942 voordat er echt sprake was van een afdeling Radiologie in het St. Elisabeth Ziekenhuis. De afdeling kwam onder leiding van röntgenoloog (tegenwoordig radioloog) dr. Goettsch. Hij voerde nieuwe technieken in voor röntgendiagnostiek en röntgentherapie.
In 1950 kreeg de afdeling Radiologie hun eerste arts-assistent, waarmee het St. Elisabeth Ziekenhuis opleidingsbevoegdheid voor dit specialisme kreeg.
In 1951 stond dr. De Grood aan de wieg van de afdeling Neurochirurgie in het St. Elisabeth Ziekenhuis. Hij was destijds de eerste neurochirurg in heel Zuid-Nederland. Vervolgens werd in 1958 dr. Lie als neurochirurg toegevoegd en gezamenlijk lieten ze de afdeling gestaag groeien.
Door de sterke verwevenheid tussen de afdelingen Radiologie en Neurochirurgie werd 1978 dr. Tjan aangesteld. Hij legde zich toe op röntgenonderzoeken van de hersenvaten. Het St. Elisabeth Ziekenhuis was destijds het eerste ziekenhuis in Nederland die deze onderzoeken verrichtte. De ontwikkelingen zijn daarna verder voortgezet door prof. dr. Van Rooij en dr. Sluzewski.
De afdeling Neurochirurgie en Radiologie hebben vanaf het begin een voortrekkersrol gehad in de implementatie van nieuwe succesvolle technieken, ondersteund door klinisch onderzoek.
Hierdoor zijn de microchirurgische hersenoperaties en de röntgenologische behandelingen van onder andere ziekten van de hersenvaten in het St. Elisabeth als eerste landelijk toegepast en doorontwikkeld.
In 1982 is het huidige St. Elisabeth Ziekenhuis in gebruik genomen inclusief inzegening en opening door H.M. de Koningin. De afdeling Radiologie was uitgegroeid tot 9 specialisten en de afdeling Neurochirurgie telde 7 specialisten.
In 2002 opende het St. Elisabeth Ziekenhuis het Gamma Knife Centrum. Met dit bestralingstoestel worden tumoren in het hoofd, vaatafwijkingen in de hersenen en aangezichtspijn behandeld. Het St. Elisabeth Ziekenhuis is het eerste Nederlandse ziekenhuis die Gamma Knife behandelingen kan inzetten voor haar patiënten.
In 2021 bestaat de afdeling Radiologie uit 18 radiologen en de afdeling Neurochirurgie uit 13 neurochirurgen en 2 radiotherapeuten, allen met een eigen specialisatie.
Na ruim 11.000 Gamma Knife behandelingen, 25.000 hersenoperaties, 30.000 beeldgestuurde röntgenbehandelingen (interventies) en meer dan 500 internationale wetenschappelijke publicaties kregen de afdeling Radiologie en Neurochirurgie van het ETZ Elisabeth in 2021 de landelijke erkenning als neurovasculair expertisecentrum. Hiermee toont het ziekenhuis aan een gespecialiseerd centrum te zijn voor patiënten die een ziekte aan de hersenvaten hebben.