Tiểu não có nhiệm vụ phối hợp các hoạt động phức tạp. Cụ thể là :
- Kiểm soát và điều hoà các hoạt động không tuỳ ý (như trương lực cơ, sự phối hợp các động tác và duy trì tư thế thăng bằng trong không gian.
- Kiểm soát và điều khiển các vận động tuỳ ý. Nếu tiểu não bị tổn thương, có thể dẫn đến sự rối loạn các vận động tuỳ ý như sai hướng, sai sầm, giảm trương lực cơ, các động tác tuỳ ý thiếu chính xác, vụng về, đi lảo đảo.
- Phối hợp với đại não trong việc điều khiển các chức năng sinh lí của hệ thần kinh thực vật như chức năng dinh dưỡng, hoạt động tim mạch, thân nhiệt, tiêu hoá, hô hấp…