Cerebelul este „micul creier” ascuns sub lobii occipitali, în partea din spate a craniului. În ciuda dimensiunilor sale modeste, conține mai mulți neuroni decât restul creierului la un loc, aranjați într-un circuit extrem de regulat.

Rolul său clasic este coordonarea mișcărilor voluntare, menținerea posturii și a echilibrului și uniformizarea randamentului motor. Leziunea produce ataxie - mers instabil, tremor intențional și dificultăți în mișcări rapide alternante - fără paralizie. Cerebelul participă, de asemenea, la învățarea motorie; ajută sistemul nervos să ajusteze mișcările pe baza feedback-ului de eroare. Dovezi mai recente îl implică și în anumite funcții cognitive și emoționale, deși rolul motor rămâne primordial.

Informațiile senzoriale despre poziția corpului și progresul mișcărilor în curs ajung în cerebel, care compară acțiunea intenționată cu rezultatul real și emite semnale corective. Procesul este în mare parte inconștient. Când degetele unui pianist aterizează cu precizie pe clape sau un plimbător își revine după o împiedicare, cerebelul și-a efectuat calibrarea continuă.

Mișcarea grațioasă și bine sincronizată este contribuția caracteristică a cerebelului.