Móżdżek leży w dole tylnym czaszki, grzbietowo od rdzenia przedłużonego i mostu. Składa się z części środkowej, zwanej robakiem, oraz półkul móżdżku. Na ich powierzchni dolnej znajduje się wgłębienie, czyli dolinka móżdżku. Powierzchnie półkul i robaka posiadają znaczne ilości poprzecznie przebiegających szczelin móżdżku. Na ich podstawie twory są podzielone na półkule i płaciki.
Filogenetycznie najstarszą częścią móżdżku jest grudka i kłaczek, które tworzą płat grudkowo-kłaczkowy. Pozostała część móżdżku jest nazywana trzonem.
Powierzchnia móżdżku jest pokryta istotą szarą tworzącą korę móżdżku. Głębiej występuje istota biała, czyli ciało rdzenne,, do której ze wszystkich zakrętów wnikają blaszki białe. Wewnątrz istoty białej znajdują się skupiska istoty szarej: jądro wierzchu, jądro czopowate, jądro kulkowate.
Móżdżek łączy się z tworami sąsiednimi za pomocą trzech pasm istoty białej. Konary móżdżku dolne łączą się z rdzeniem przedłużonym, konary środkowe z mostem, a konary górne ze śródmózgowiem.