Cerebellum er placeret bag den øverste del af hjernestammen (hvor rygmarven møder hjernen) og består af to halvdele.
Cerebellum modtager information fra de sensoriske systemer, rygmarven og andre dele af hjernen og regulerer derefter motoriske bevægelser. Lillehjernen koordinerer frivillige bevægelser som f.eks. kropsholdning, balance, koordination og tale, hvilket resulterer i en jævn og afbalanceret muskelaktivitet. Det er også vigtigt for indlæring af motorisk adfærd.
Det er en relativt lille del af hjernen – omkring ti procent af den samlede vægt, men den indeholder omkring halvdelen af hjernens neuroner, specialiserede celler, der overfører information via elektriske signaler.
Cerebellum er ikke unikt for mennesker. Evolutionært set er det en ældre del af hjernen. Den findes hos dyr, som forskerne mener har eksisteret før mennesket.
Skader på lillehjernen kan, selv om de ikke forårsager lammelse eller intellektuel svækkelse, føre til manglende balance, langsommere bevægelser og rysten (rysten). Komplekse fysiske opgaver ville blive usikre og gå i stå.