Podobnie jak większy mózg, móżdżek ma dwie półkule. Półkule móżdżku znajdują się po obu stronach niewielkiego obszaru zwanego robakiem, który oddziela dwie półkule pośrodku. Każda z półkul móżdżku jest dalej podzielona na pięć płatów. Głębokie fałdy w móżdżku oddzielają dziesięć płatów. Umieszczony w dolnej tylnej części mózgu, móżdżek znajduje się poniżej mózgu i za mostem.
Z zewnątrz półkule móżdżku wyróżniają się ciasnymi, równoległymi fałdami. Różni się to od mózgu, który ma duże fałdy powierzchniowe, które wydają się zawiłe. Kora móżdżku to w rzeczywistości jedna ciągła warstwa tkanki mózgowej, ciasno zwinięta na sobie. Chociaż półkule móżdżku stanowią tylko dziesięć procent objętości mózgu, zawierają więcej neuronów niż reszta mózgu. Jest to możliwe dzięki ciasno pofałdowanej naturze móżdżku.
Głęboko w każdej z półkul móżdżku znajdują się głębokie jądra. Wszystkie sygnały wychodzące są przesyłane przez te jądra. Kora mózgowa półkul móżdżku ocenia przychodzące wiadomości przekazujące sensoryczne i inne dane z mózgu. Dostrajanie ruchu jest koordynowane przez tę część mózgu, gdy odbierane są sygnały sensoryczne i wysyłane są sygnały do mięśni. Uszkodzenie móżdżku powoduje brak koordynacji i koordynacji ruchów oraz inne problemy, w tym problemy z mową.
Funkcjonalnie móżdżek podzielony jest na trzy sekcje. Pontomóżdżek składa się z większości kory móżdżku. Uszkodzenie tej części móżdżku objawia się zwykle brakiem koordynacji po tej samej stronie ciała, co uszkodzenie. Uraz lub choroba przedsionka móżdżku charakteryzuje się zawrotami głowy i nieskoordynowanym chodem. Jeśli rdzeń móżdżku zostanie uszkodzony przez alkohol, uraz lub chorobę, chód staje się chwiejny i wpływa na postawę.
Kilka zaburzeń wpływa na móżdżek. Ataksja rdzeniowo-móżdżkowa to zwyrodnieniowa choroba genetyczna charakteryzująca się postępującą utratą koordynacji. Znanych jest ponad dziesięć różnych typów ataksji rdzeniowo-móżdżkowej, w zależności od konkretnej mutacji genu. Badania wykazały związek między autyzmem a zmniejszeniem wielkości półkul móżdżku. Udary i urazy mózgu wpływają również na funkcjonowanie móżdżku i powodują brak kontroli ruchu.