Komórki Purkiniego i móżdżek dzielą wspólną egzystencję. Te duże neurony znajdują się w móżdżku, gdzie pomagają regulować ruchy motoryczne. W komórkach Purkiniego znajduje się duża liczba dendrytów ułożonych w strukturę przypominającą drzewo. Dendryty otrzymują informacje od innych neuronów i instruują komórkę, czy powinna przekazywać wiadomość innym neuronom.
Móżdżek jest ułożony na wielu poziomach, a komórki Purkinjego znajdują się na najgłębszym poziomie. Te wyspecjalizowane komórki otrzymują informacje ze wszystkich innych poziomów i integrują dane z reszty móżdżku. Komórki Purkinjego są jedynym źródłem wyjścia móżdżku. Istnieje ważny związek między komórkami Purkinjego a móżdżkiem, ponieważ komórki te pozwalają temu obszarowi wysyłać wiadomości do reszty mózgu.
Oprócz koordynowania informacji z móżdżku, komórki Purkinjego odbierają również sygnały z innych obszarów mózgu i rdzenia kręgowego. Uważa się, że sygnały te zawierają informacje czuciowe i sygnały planowania motorycznego, które mogą wpływać na ruchy motoryczne. Większość z tych sygnałów ma charakter pobudzający, co oznacza, że zachęcają komórkę biorcy do przekazywania własnego sygnału. Komórki Purkinjego przekazują jednak sygnały hamujące, które mogą dać wskazówkę co do ich roli.
Dokładny sposób, w jaki komórki Purkinjego i móżdżek funkcjonują razem, nie jest jeszcze w pełni poznany. Móżdżek może wykorzystywać te komórki jako swego rodzaju tłumacza. Komórki Purkiniego otrzymują bezpośrednie i pośrednie impulsy pobudzające z pnia mózgu, rdzenia kręgowego i rdzenia, ale mają działanie hamujące. Fakt ten doprowadził badaczy do teoretyzowania, że komórki Purkinjego porządkują tę dużą ilość informacji i integrują ją. Eliminują hałas w tle i wysyłają do mózgu zrozumiałe wiadomości zawierające tylko niezbędne treści.
Wskazówki dotyczące związku między komórkami Purkinjego a móżdżkiem można znaleźć, badając choroby, które wpływają na te komórki. Abiotrofia móżdżku to choroba, która zabija komórki Purkinjego w czasie narodzin. Zwierzęta z tą chorobą wykazują brak świadomości położenia kończyn podczas chodzenia, nieskoordynowany ruch, drżenie, problemy z oceną odległości i nieprawidłowy chód podczas chodzenia.
Niektóre choroby obserwowane u ludzi, takie jak choroba Niemanna-Picka, mogą powodować podobne objawy. Te szczególne objawy wskazują na to, że komórki Purkinjego integrują informacje dotyczące orientacji przestrzennej ciała, kontroli i koordynacji ruchów motorycznych oraz względnej pozycji części ciała. Komórki Purkinjego i móżdżek współpracują zatem ze sobą, aby kompilować informacje i instruować ciało, jak koordynować ruchy w oparciu o te informacje.