El cerebelo se localiza en la parte posterior e inferior de la cavidad craneana, debajo de los hemisferios cerebrales y detrás del puente y del bulbo raquídeo (tallo cerebral). Está separado del cerebro por un repliegue de la duramadre, en forma de cúpula denominada tienda del cerebelo que forma el techo del cuarto ventrículo. Está formado por tres partes: una media o central, denominada porción o cuerpo vermiforme y dos porciones laterales llamadas hemisferios cerebelosos.

El cerebelo posee tres pares de cordones o fascículos de sustancia blanca denominados pedúnculos cerebelosos que lo unen al tallo cerebral. Los fascículos inferiores lo unen a la médula oblonga. Los fascículos medios a la protuberancia anular y los superiores ascienden hacia el mesencéfalo uniéndose a los pedúnculos cerebrales y a la corteza cerebral.

La sustancia gris del cerebelo es periférica y la sustancia blanca es central. La superficie presenta una serie de surcos paralelos dispuestos en sentido transversal llamados: fisuras cerebelosas. En la sustancia gris, las neuronas se disponen en tres capas celulares: una externa o capa molecular situada por debajo de la piamadre, otra media, la capa gangliosa o de células de Purkinje y la interna o capa celular granular.