På latin betyr ordet cerebellum liten hjerne. Lillehjernen er området i bakhjernen som styrer bevegelseskoordinasjon, balanse, likevekt og muskel tone. Som hjernebark, lillehjernen består av Hvit substans og et tynt, ytre lag med tett brettet grå stoff. Det brett ytre laget av lillehjernen (hjernebarken) har mindre og mer kompakte bretter enn hjernebarken. Lillehjernen inneholder hundrevis av millioner nevroner for behandling av data. Det formidler informasjon mellom kroppsmuskler og områder i hjernebarken som er involvert i motorisk kontroll.
Lillehjernen kan deles inn i tre lobber som koordinerer informasjon mottatt fra ryggmarg og fra forskjellige områder av hjernen. Den fremre lappen får innspill først og fremst fra ryggmargen. Den bakre lappen mottar innspill primært fra hjernestamme og hjernebark. Den flokkulonodulære loben mottar innspill fra kraniale kjerner i den vestibulære nerven. Den vestibulære nerven er en komponent av den vestibulocochlear kraniale nerven. Overføring av nerveinngangs- og utsignaler fra lillehjernen skjer gjennom bunter av nervefibre som kalles cerebral peduncles. Disse nervebuntene løper gjennom
hjernen koble forhjernen og bakbenet.Lillehjernen behandler informasjon fra hjernen og perifert nervesystem for balanse og kroppskontroll. Aktiviteter som å gå, slå en ball og spille et videospill involverer lillehjernen. Hjernen hjelper oss med å ha finmotorisk kontroll mens vi hemmer ufrivillig bevegelse. Den koordinerer og tolker sensorisk informasjon for å produsere fine motoriske bevegelser. Den beregner og korrigerer også informasjonsavvik for å produsere ønsket bevegelse.
Skader på lillehjernen kan føre til problemer med motorisk kontroll. Enkeltpersoner kan ha problemer med å opprettholde balanse, skjelving, mangel på muskeltonus, talevansker, mangel av kontroll over øyebevegelse, vanskeligheter med å stå stående og en manglende evne til å utføre nøyaktig bevegelser. Lillehjernen kan bli skadet på grunn av en rekke faktorer. Giftstoffer inkludert alkohol, medikamenter eller tungmetaller kan forårsake skade på nervene i lillehjernen som fører til en tilstand som kalles ataksi. Ataksi innebærer tap av muskelkontroll eller koordinering av bevegelse. Skader på lillehjernen kan også oppstå som følge av hjerneslag, hodeskade, kreft, cerebral parese, virusinfeksjon, eller degenerative sykdommer i nervesystemet.
Lillehjernen er inkludert i deling av hjernen kalt bakhjernen. Bakhjernen er delt i to underregioner kalt metencephalon og myelencephalon. Lillehjernen og pons er lokalisert i den øvre regionen av bakhjernen kjent som metencephalon. Sagittalt er pons fremre for lillehjernen og videresender sensorisk informasjon mellom lillehjernen og lillehjernen.