神経小児科では、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・整形外科などと連携しながら診療にあたっている。
また、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科など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で、治療と管理を行っている。また、重症心身障害児の呼吸不全は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っている。

アレルギー科の入院は、食物蛋白誘発胃腸炎を含む食物アレルギーに対する食物経口負荷試験目的が主であり、日帰りまたは１泊２日の日程で行っている。
また、小児アトピー性皮膚炎のスキンケアの実戦練習を目的に、パスを用いた日帰り入院を開始した。

循環器小児科は、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。
また、成人医療機関からの紹介により、成人の心房中隔欠損症や動脈管開存症のカテーテル治療、経皮的肺動脈弁置換術の症例も受け入れている。

新生児科は、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。
早産児・低出生体重児の症例が多く、出生時の体重が1,000ｇ未満の新生児の対応も多く行っている。
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送り搬送することを願いをしており、他の診療科に比べ転院率が高くなっている。

小児外科では、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。
次いで多いのは、処置後声門下狭窄症等、気管切開術後の症例で、定期的に気管支鏡による検査や治療を行っている。
胃食道逆流症に対しては内視鏡検査やpHモニタリング検査、胃瘻造設術、逆流防止手術を行っている。
また、胆道閉鎖症の術後の児には定期的に胃食道静脈瘤に対する内視鏡検査を行っている。

形成外科では、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っている。
眼瞼下垂においては約９割が県外患者で、症例数が最も多い。
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っている。
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、急性気管支炎や熱性けいれん、喘息発作等に対応している。
在宅で人工呼吸器を使用している児の定期的な診療も行っており、症例数が多くなっている。

脳神経外科では、二分脊椎症（脊髄脂肪腫、脊髄裂など）、頭蓋縫合早期癒合症（狭頭症）、脳腫瘍、水頭症、もやもや病、頭部外傷などの診療を行っている。
脊髄脂肪腫に対する診断のための検査や手術、頭蓋骨癒合症に対する手術目的の症例数が多くなっている。

産科では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、胎児や出生後の児に精密な検査・治療が必要と考えられる症例や、早産になりそうな症例を多く引き受けている。

整形外科では、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の小児疾患の診療を行っている。
特に先天性股関節脱臼の治療には、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、積極的に行っている。
またロボットスーツHALによる歩行運動療法目的の入院も含まれる。

血液腫瘍科では、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・病理診断科、放射線科など院内のさまざまな診療科と連携し、診断・治療を行っている。
化学療法目的の入院が多く、固形腫瘍や脳腫瘍の症例が多くなっている。
また、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。

泌尿器科では、腎臓、尿管、膀胱、尿道、精巣、陰茎などの病気の治療を担当している。
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。

眼科の入院はほとんどが手術目的で、斜視の症例が最も多くなっている。
また、新生児科に入院中の児の未熟児網膜症に対する治療も行っている。

小児三次医療機関として重篤な小児の搬送医療、集中治療を担っている。
院内だけでなく長野県内の小児重症患者を集約している。

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。

鼠経ヘルニアに対する手術治療を多く行っている。
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、胃瘻造設術、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。

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心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、成人の心房中隔欠損症や動脈管開存症のカテーテル治療、経皮的肺動脈弁置換術の症例も受け入れている。
50代～70代の心房中隔欠損症のカテーテル治療の受け入れがあるため、平均年齢は他に比べて高くなっている。

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。

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。

麻痺性内反足に対して積極的に手術治療を行っている。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。
また、重症心身障害児の側弯症手術、脳性麻痺による下肢痙縮に対して選択的脊髄後根切離術を行っている。

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。
尿道下裂に対する手術の症例が多くなっている。
停留精巣固定術は半数以上が２歳以下で施行しているが、10歳近い症例も含まれる。

斜視に対する手術治療を多く行っている。クリニカルパスを用いて、３泊４日の日程で実施している。

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治療を行っている。
もやもや病に対する脳血行再建術は、患者さんの症状や進行状態に合わせた手術計画をたてて実施している。

重症の痙縮に対するバクロフェン髄注療法を多く実施しており、それに伴う薬剤再充填の実施が増えている。