心臓血管外科と共に「循環器チーム」として、先天性心疾患をはじめ小児に関わるすべての心臓疾患に対して診断から治療まで、胎児から成人まで病気を持つ子どもたちの生涯を見つめた「縦長心臓病学」を実践している。
先天性心疾患の症例が多く、カテーテル検査及び治療、開心術による治療を行っている。

小児の神経疾患や筋疾患および発達に関わる疾病や障害を担当している。
意識障害、けいれん重積発作など急性期の重篤な神経疾患は小児集中治療科と、発達障害、脳性麻痺、重症心身障害などの療育はリハビリテーション科と、重症心身障害児のＱＯＬの改善には外科、形成外科などと連携しながら診療にあたっている。
令和元年よりロボットスーツＨＡＬによる歩行運動療法、難治てんかんに対する迷走神経刺激装置埋め込み術、重症の痙縮に対するバクロフェン髄注療法を脳神経外科、リハビリテーション技術科と連携して実施している。
入院対応で多い疾患はてんかんと重症心身障害児の呼吸不全で、てんかんの治療と管理、在宅人工呼吸器を使用している児の長期的管理及び増悪時の治療を行なっている。

食物アレルギーや食物蛋白誘発胃腸炎に対する食物負荷試験を積極的に行っている。
日帰りまたは１泊２日の入院で、今年度も４３０例以上実施している。

長野県唯一の新生児への手術対応が可能な総合周産期母子医療センターとして新生児救急を担っており、２４時間体制で救急医療を提供している。
院内出生児の治療だけでなく、院外からの新生児緊急搬送依頼に対しても、県内唯一の新生児対応の高度救急救命ドクターカーにて対応している。
出生後蘇生を必要とする重症な新生児症例の院内出生が多く、また、数多くの院外出生児の分娩立ち会い・蘇生術も行っている。
入院患者は早産児が多く、急性期治療が終わって病態的に落ち着いた児の継続的な治療は各地域の病院に基本的にお願いをしており、他の診療科に比べ転院率が高くなっている。

小児の外科疾患全般（脳、心臓・血管、形成外科、泌尿器科、骨系統疾患を除く）の診療を行っている。
最も多い症例は鼠径ヘルニアで、手術治療を行っている。
次いで多い症例は食道・胃・十二指腸等の良性疾患で、内視鏡検査や胃食道逆流症に対する逆流防止手術や胃瘻造設術を行っている。

小児外表奇形における先天性異常全般（頭蓋顔面奇形、眼瞼下垂、耳介奇形、漏斗胸などの体幹奇形、手足の先天奇形および母斑）にわたる診断と治療を行なっている。
眼瞼下垂においては症例の約９割が県外患者で、症例数が特に多い。
患者数上位の母斑に対してはレーザー治療を行い、広範囲におよぶ母斑では全身麻酔下でのレーザー治療を定期的に行なっている。
口唇・口蓋の先天疾患では、成長にともなう段階的な手術治療が行なわれている。
漏斗胸治療では、近年思春期後半から成人年齢での治療が増えており、全体として治療年齢の平均が上がっている。

総合小児科では、感染症、呼吸器、消化器、内分泌・代謝、アレルギー、腎臓、先天異常など総合的な診療を行っている。
救急医療の入院診療も担当し、熱性けいれん、脱水、喘息等に対応している。
一番多い症例は、低身長症に対する内分泌負荷試験（成長ホルモン分泌刺激試験）で、日帰り検査入院で行っている。

白血病や悪性リンパ腫などの血液腫瘍性疾患、血友病などの血液疾患、脳腫瘍や神経芽腫などの固形腫瘍の診療を行っている。
脳神経外科・小児外科・臨床検査科・放射線科など院内さまざまな診療科と連携し診断、治療を行っている。
急性白血病や脳腫瘍の症例が多く、化学療法目的の入院となっている。
陽子線治療の必要な患者さんに対しては、近隣病院の陽子線治療センターと連携して治療を行っている。

長野県唯一の総合周産期母子医療センターとして、ハイリスク妊産婦と胎児の診療を行なっている。
こども病院という特性のため、主に早産になりそうな症例や、胎児・出生児に精密な検査や治療が必要と考えられる症例を多く引き受けている。

先天性股関節脱臼、脚長不等、先天性内反足、ペルテス病、大腿骨頭すべり症など小児疾患の診療を行なっている。
特に先天性股関節脱臼の治療は、合併症の発生率が低く治療成績が優れた開排位持続牽引治療を取り入れ積極的に行なっている。

二分脊椎（脊髄脂肪腫、脊髄裂）、頭蓋縫合早期癒合症（狭頭症）、脳腫瘍、水頭症、もやもや病、頭部外傷などが診療症例の中心である。

腎臓、尿管、膀胱、尿道、精巣、陰茎などの病気を治療している。
小児泌尿器科で治療する疾患の多くは先天性で、胎児期や新生児期に診断され、ほとんどが手術目的の入院となっている。

入院のほとんどが手術目的で、最も多い症例は斜視である。

先天性眼瞼下垂症の治療法の選択においてはその病態に基づいた治療法が選択されている。病態として最も多いのが上眼瞼挙筋の神経ユニットの欠落であることから、術式としては前頭筋を用いた筋膜移植法での治療が多い傾向にある。
漏斗胸手術も手術実施患者数の上位を占めており、中部地区における漏斗胸に代表される胸郭変形に対する治療の中心的役割を担っている。漏斗胸治療においては胸腔鏡による、いわゆるNuss法を中心とした治療を行っているが、近年問題となっている後戻りの対策としてクロスバーテクニックなど最新の術式を用いた治療を行っている。また機能面を重視し、理学療法士とともに積極的な術後訓練を取り行っている。

心臓血管外科と循環器小児科診療チームにより、主に先天性心疾患患者のカテーテル治療や開胸手術による治療を行なっている。
カテーテル治療を積極的に行っており、成人医療機関からの紹介により、50代から80代の心房中隔欠損症のカテーテル治療も受け入れている。そのため経皮的心房中隔欠損閉鎖術の平均年齢は高くなっている。

鼠径ヘルニア手術は生後6ヵ月以上は日帰り、停留精巣は１泊２日の入院で手術を行っている。
他の診療科に入院後、手術が必要となった患者は小児外科に転科し、胃ろう造設術、気管切開術、食道狭窄拡張術等を実施している。
また新生児科に入院中で、横隔膜ヘルニアや小腸閉鎖、鎖肛などの手術が必要な新生児に対しても手術を行っている。

切迫早産や前期破水、胎児異常、多胎妊娠などのハイリスク妊産婦の症例が多いため、帝王切開術の件数が多くなっている。

出生後、蘇生術を必要とする重症な新生児の院内出生症例が多い。また、院外からの新生児緊急搬送依頼に対しても分娩立ち会い、蘇生術を行っている。

胎児期や新生児期に診断された疾患に対する手術を多く行っている。
停留精巣固定術は半数以上が2歳未満で施行しているが、10歳近い症例も含まれる。

麻痺性内反足に対して積極的に手術を行っている。脚長不等の症例に対しては、骨延長術と成長軟骨抑制術を行っている。

斜視に対する手術治療を多く行っている。

脳腫瘍、脊髄脂肪腫、頭蓋骨早期癒合症、水頭症、もやもや病などに対して手術を行っている。
また神経小児科と連携し、難治性てんかんに対する迷走神経刺激装置埋め込み術やバクロフェン持続髄注用ポンプ埋め込み術を行っている。

小児の血液腫瘍性疾患や固形腫瘍に対して化学療法や放射線療法、造血幹細胞移植による治療を行っている。