心理科成立于1996年，拥有由心理医师、护师、心理咨询师、心理治疗师、康复治疗师、幼教教师、特教教师等儿童青少年心理卫生相关专业的、多学科交叉合作的专业人员组成的技术团队。团队所有成员均具有相应资质，90%以上人员具有本科及以上学历，其中硕士学位3名，高级职称4人，中级职称6人。心理科设置儿童青少年心理门诊、心理测量室、儿童心理治疗中心及儿童心理病房。心理科门诊专门从事儿童青少年心理行为发育问题及儿童青少年心理疾病的咨询、指导、诊断和治疗，尤其在儿童青少年心理咨询、多动症、抽动症、孤独症（自闭症）、感觉统合失调，学习困难、智力低下（智残）、情绪障碍的诊断、治疗、康复训练方面有自己的特色和丰富的经验。心理测量室配备齐全的儿童青少年心理测量评估系统，可以完成从婴幼儿期到青少年期各阶段，各种心理能力和各种心理行为发育问题的测验和评估。儿童心理治疗中心开设心理咨询室、个别心理治疗室、团体心理治疗室、感觉统合训练室、心理能力训练室、孤独症儿童训练室、听觉统合治疗室、中医特色治疗室（应用针灸、穴位埋针、中药调理等传统疗法）、脑功能治疗室、脑功能反馈诊断治疗系统、脑波治疗仪、听觉统合治疗仪、经颅微电流（CES）治疗仪、导平治疗仪、感觉统合训练器材、沙盘治疗、孤独症儿童特殊教育训练器材及教具。可以为儿童多动症、孤独症（自闭症）、精神发育迟滞（智力低下／智力残疾）、抽动症、学习困难、感觉统合失调、行为问题、品行障碍等等提供全面的心理能力训练和中西医结合治疗服务。心理科病房，设置病床数50张，所有病房布局和设施均按照儿童心理特点和治疗康复要求专门设计建造，为满足不同患儿需求还设有重点病房2间、多功能活动室1间。病房医疗团队由具有执业医师或执业护师（士）和儿童心理专业资质医护人员组成，团队所有成员均具有有本科及以上学历，其中硕士学位3名，高级职称4人，中级职称4人。心理科病房可以为需要住院治疗的患儿提供更全面，更系统，更及时的心理诊疗服务。心理科荣获沈阳市卫计委文明科室及沈阳市儿童医院先进集体，参与、主持国家自然科学基金资助项目课题、省教委课题及市、局级课题6项，获卫生部科技进步奖、沈阳市科技进步奖及国家级、省级、市级科技成果6项。