Mali mozak čini samo desetinu težine velikog mozga, ali njegov gusto zbijen korteks sadrži oko 70% od ukupno stotinu milijardi neurona cijelog centralnog nervnog sistema - njegov posao nije da pokreće mišiće, nego da neprestano upoređuje namjeravan pokret sa stvarnim, i da tu razliku ispravlja prije nego što postane primjetna.

Građa. Mali mozak leži u zadnjoj lobanjskoj jami, iza produžene moždine i mosta, odvojen od velikog mozga šatorom malog mozga (tentorium cerebelli). Sastoji se od dvije hemisfere spojene središnjim vermisom; površina, izbrazdana brojnim poprečnim fisurama, dijeli se na deset lobulusa (I-X) koji se grupišu u tri režnja: prednji (lobulusi I-V), zadnji (lobulusi VI-IX) i flokulonodularni (lobulus X, filogenetski najstariji dio). Ispod tankog, gusto naboranog korteksa leži bijela masa, a u njenoj dubini četiri para jedara: fastigijalno (najmedijalnije), globozno i emboliformno (zajedno nazvana interpoziciona jedra) i dentatno (najbočnije, najveće).

Tri para pedunkula povezuju mali mozak sa moždanim stablom. Donji cerebelarni pedunkul (restiformno tijelo) nosi uglavnom aferentna vlakna iz produžene moždine i kičmene moždine (spinocerebelarni, kuneocerebelarni, olivocerebelarni put), plus manji, odvojeni snop (juxtarestiformno tijelo) koji nosi eferentni izlaz Purkinjeovih ćelija ka vestibularnim jedrima. Srednji cerebelarni pedunkul, najveći i najbočniji od sva tri, gotovo je isključivo aferentan - nosi masivni pontocerebelarni put, vlakna iz suprotnih pontinih jedara. Gornji cerebelarni pedunkul je pretežno eferentan, nosi izlaz iz dentatnog, emboliformnog, globoznog i dijela fastigijalnog jedra; njegova vlakna gotovo uvijek dekusiraju na suprotnu stranu u kaudalnom mezencefalonu, osim u rijetkim razvojnim poremećajima vođenja aksona.

Korteks malog mozga ima tri sloja: molekularni (površinski, siromašan ćelijskim tijelima, bogat dendritima i aksonima), Purkinjeov (jedan red krupnih ćelija čiji su aksoni jedini izlaz iz korteksa) i granularni (najdublji, sa gusto zbijenim malim neuronima). Purkinjeove ćelije primaju ogroman broj sinapsi na svom razgranatom dendritskom stablu i predstavljaju jedini put kojim korteks malog mozga komunicira sa dubokim jedrima - nema direktnih veza korteksa sa korteksom, ni unutar iste hemisfere ni između dvije hemisfere.