O cerebelo é uma das partes menores do cérebro, mas tem um papel a desempenhar em muitos processos mentais e físicos. Essa parte do cérebro é responsável principalmente por gerenciar, mas não iniciar diretamente, certos tipos de movimento. A capacidade de equilibrar e facilitar a manutenção da postura estão entre as funções mais importantes do cerebelo. Partes dele também são responsáveis ou tangencialmente envolvidas em uma ampla variedade de outros processos neurais. Isso inclui aprendizado e funções cognitivas relacionadas, bem como foco e resposta a alguns estímulos ambientais.
Estruturalmente, o cerebelo se assemelha a um cérebro secundário montado na base do cérebro. Uma maneira amplamente aceita de pensar sobre o cerebelo o visualiza como uma espécie de dispositivo de processamento paralelo que lida com determinadas tarefas-chave, mas de maneira relativamente linear e subordinada. Essa parte do cérebro é composta por muitos segmentos de nervos que compartilham uma configuração básica. Cada segmento aceita uma ampla variedade de entradas, processa as entradas de maneira completa e complicada e depois passa uma saída relativamente simples. Esse tipo de computação e processamento facilita o manuseio semi-autônomo de muitas tarefas rotineiras, mas cruciais.
Uma das funções do cerebelo que se enquadra nessa categoria tem a ver com o equilíbrio. O corpo humano deve constantemente fazer muitos pequenos ajustes para permanecer na posição vertical. Estes são em grande parte manipulados por uma porção do cerebelo, que processa o equilíbrio sem a necessidade de pensamento ativo.
Mover um corpo humano de forma eficiente e segura também é uma tarefa muito complicada. Outra das funções do cerebelo é auxiliar no processo de movimento. O cerebelo não inicia movimentos, mas serve como uma espécie de assistente para fazer com que o movimento aconteça mais suavemente quando é iniciado por outras partes do cérebro.
O processo de movimento envolve atenção constante à posição atual do corpo e sua direção de movimento. Um cerebelo saudável permite movimentos musculares lisos e retos. Uma pessoa danificada produz movimentos desajeitados e bruscos enquanto o cérebro superior tenta direcionar o movimento, uma tarefa para a qual não é adequado.
Outras funções do cerebelo tendem a fazer uso de sua capacidade de classificar e processar certos tipos de informações e, em seguida, enviam saída para áreas do cérebro ou sistema nervoso onde essas informações são úteis. O cerebelo está envolvido em vários tipos de aprendizado e parece ser especialmente importante no aprendizado que requer pequenos ajustes nos padrões de movimento. Funções adicionais do cerebelo são a transmissão de dados para áreas como o sistema digestivo ou os olhos em resposta a estímulos ambientais ou outras respostas neurais.