Lillehjernen er plassert på baksiden av hjernen og er ansvarlig for å kontrollere balanse, koordinasjon og motoriske ferdigheter. Det er også involvert i tale, språk og læring. Lillehjernen er en liten, svært kronglete struktur som ligger bak hjernestammen og under storhjernen. Den består av to halvkuler, som hver er delt inn i tre lober. Lillehjernen er forbundet med resten av hjernen med tre par peduncles.