长期以来，都认为小脑的主要功能是协同躯体各部分的共济运动，保持适度肌张力与躯体的平衡状态。因此，它的功能与锥体外系大同小异，甚至可以认为小脑是锥体外系组成部分。近年研究发现，小脑是快速短潜伏期运动反应中枢，也是随意运动和习得性运动反应的最必须的基本中枢。
小脑损伤的病人中，突出的症状是共济失调，表现为明显的意向性震颤。安静时并没有震颤的现象，只有当病人想说话或想做某一动作时，才表现出明显的震颤，小脑意向性震颤与锥体外系的静止性震颤成为明显的对照。在意向性震颤中，可以发现对于完成某项运动完全不必要的肌肉也参与了活动；这些肌肉完全不能协同工作，甚至使一个简单动作也变得非常复杂，失去连贯性。小脑引起精细运动功能的障碍，突出地表现为序列性运动和弹导式运动无法完成。这些运动要求较高的准确性、预见性和计划性以及较快的反应速度。
各脑结构对运动功能的调节与控制作用虽各有不同，但它们构成统一的运动机能系统，对脊髓的运动功能发生调节作用。基底神经节以下的各级脑结构与锥体外系是调节张力提供随意运动的前提，保证运动的准确性；大脑初级运动皮层和锥体系执行随意运动的指令；大脑联络区皮层可能还有小脑，则对运动程序和指令的形成及执行运动程序的连续性、协调性发挥重要作用。