小脑是位于颅骨后部枕叶下方的“小脑”。尽管体积不大，但它所含的神经元数量却比大脑其他部分加起来还要多，而且这些神经元排列成高度规则的回路。

小脑的经典功能是协调自主运动、维持姿势和平衡，以及平滑运动输出。小脑损伤会导致共济失调——步态不稳、意向性震颤以及快速交替运动困难——但不会导致瘫痪。小脑也参与运动学习；它帮助神经系统根据误差反馈调整运动。更新近的研究表明，小脑也参与某些认知和情感功能，但其主要功能仍然是运动功能。

关于身体位置和运动进程的感觉信息流入小脑，小脑将预期动作与实际结果进行比较，并发出纠正信号。这个过程很大程度上是无意识的。当钢琴家的手指准确地落在琴键上，或者行人从绊倒中恢复过来时，小脑就完成了其持续的校准。

优雅、适时的运动是小脑的标志性功能。