小脑蚓部两侧膨大形如半球的部分。
小脑半球的前缘可见一对特殊结构，呈球状位于小脑中脚的下方，称为绒球。其向内侧借绒球脚与小脑蚓的小结相接，绒球、绒球脚和小结一起称为绒球小结叶。近枕骨大孔外上方，蚓垂两侧的小脑半球较膨出称小脑扁桃体。
小脑半球的发育
胚胎第4周末，神经管头段形成三个膨大，即脑泡，由前向后分别为前脑泡、中脑泡、菱脑泡。至第5周时，菱脑泡演变为头侧的后脑和尾侧的末脑。小脑起源于后脑翼板背侧部的菱唇。左、右菱唇在中线融合，形成小脑板，即小脑的始基。胚胎第12周时，小脑板的两外侧部膨大，形成小脑半球；板的中部变细，形成小脑蚓。之后，由一条横裂从小脑半球分出绒球。
小脑的分叶
小脑半球表面有许多横向平行的浅沟，将小脑表面分成许多叶片称小脑叶片。小脑半球借两条深沟分为3叶：小脑半球上面前1/3与后2/3交界处的深沟称为原裂。原裂以前的小脑半球和小脑蚓称为前叶，原裂以后和小脑下面的大部分称为后叶。在小脑下面，后外侧裂为小脑后叶和绒球小结叶的分界。
小脑的功能分区
绒球小结叶称原小脑，主要与前庭神经核和前庭神经相联系。又称前庭小脑。小脑蚓、小脑前叶和小脑后叶的后部共同组成旧小脑，主要接受来自脊髓的信息，传出纤维经顶核、球状核、栓状核中继传出。又称脊髓小脑。小脑后叶的前部称为新小脑，接受大脑皮质经脑桥核中继后的信息，传出纤维经齿状核中继传出，与大脑皮质发育有关。又称大脑小脑。
小脑中央核
小脑的白质中心有4对核，由内侧向外侧依次为顶核、球状核、栓状核、齿状核。顶核最古老，位于第四脑室顶上方小脑蚓的白质内，属于原小脑；球状核、栓状核合称为中间核，属于旧小脑；齿状核最大，位于小脑半球的白质内，呈褶皱的袋状，袋口朝向前内侧，属于新小脑。
小脑半球的功能
前庭小脑（原小脑）可以调节躯干肌的收缩活动，对躯体的平衡维持起重要作用，还可以影响眼球的运动，并协调头部运动时眼球的凝视。脊髓小脑（旧小脑）可以接受视觉、听觉和前庭的感觉信息以及大脑皮质感觉区和运动区的信息，调节躯干和肢体肌肉的肌张力和运动协调。大脑小脑（新小脑）通过小脑-大脑反馈，影响大脑对肢体精细运动的起始、计划和协调，包括确定运动的力量、方向、范围。
小脑的纤维联系
1.前庭小脑
主要接受来自同侧前庭神经节和前庭神经核发出的纤维，经小脑下脚至绒球小结叶皮质，向小脑传递头部位置变化和头部相对于重力作用方向的信息。传出纤维由绒球小结叶皮质直接发出，经小脑下脚至同侧前庭神经核，再经前庭脊髓束和内侧纵束，影响脊髓前角内侧群运动神经元和支配眼外肌脑神经核的兴奋性。
2.脊髓小脑
传入纤维主要来自脊髓小脑束的纤维，经小脑上下脚到达小脑前叶和后叶后部皮质，获取运动过程中身体内外各种变化的信息。传出纤维经顶核和中间核接替后离开小脑。由蚓部发出纤维至顶核，接替后经小脑下脚投射到同侧前庭神经核和网状结构，通过前庭脊髓束和网状脊髓束，支配同侧前角内侧部运动神经元。小脑前叶发出的纤维经中间核接替后，经小脑上脚交叉至对侧，一部分纤维止于对侧红核，另一部分止于对侧丘脑腹外侧核，后者经接替后投射到对侧大脑皮质运动区。再分别经红核脊髓束和皮质脊髓束，止于同侧脊髓前角外侧部运动神经元。
3.大脑小脑
接受来自对侧脑桥核的传入纤维，经小脑中脚至小脑新皮质。传出纤维经齿状核接替后，经小脑上脚交叉至对侧，终止于对侧红核和背侧丘脑腹前核、腹外侧核再投射到大脑皮质躯体运动区。大脑皮质运动区发出皮质脊髓束，经锥体交叉到同侧脊髓前角外侧部运动神经元。
小脑半球损伤的表现
小脑半球是锥体外系的重要组成部分，功能是协调肌张力、维持身体姿势、协调随意运动，而不是随意运动的发动执行，所以小脑半球损伤不会瘫痪，也不会有感觉障碍。小脑半球损伤常累及新小脑，也可累及旧小脑。患者肢体共济失调，运动时肌肉收缩与舒张之间不协调，不能准确地用手指点鼻，即指鼻试验笨拙；辨别距离能力下降，两前臂不能快速做交替运动，即轮替试验笨拙；肢体运动不协调，表现为非随意有节奏的摆动，当接近目标时，摆动增大，即意向性震颤；此外患者还可出现言语障碍、肌张力低下或眼球震颤。一侧小脑半球损伤时，运动障碍出现在同侧。当颅脑外伤等导致颅内高压时，小脑扁桃体可嵌入枕骨大孔，形成小脑扁桃体疝，压迫延髓，导致呼吸循环功能障碍，危及生命。