Jika dilakukan pemotongan secara horisontal terhadap cerebellum maka akan terlihat deep nuclei cerebellum. Deep nuclei tersebut adalah :

• Nukleus Fastigii, terletak paling medial di dasar ventrikel empat. Nukleus Fastigii kebanyakan menerima serabut aferen dari sel purkinje di Flokulonoudularis (vestibulocerebelum). Serabut eferentnya berjalan langsung ke nukleus vestibularis atau menyilang ke kontralateral cerebellum kemudiaan berlanjut ke formasio retikularis dan nukleus vestibularis. (fasciculus uncinatus)
• Nukleus Globusus, terletak di lateral nukleus fastigii. Terbagi menjadi dua atau tiga subnuklei.
• Nukleus Emboliformis, bersama dengan nukleus globusus menerima input aferen dari kortek paravermian dan vermis (spinocerebelum) dan serabut eferenya berjalan kontralateral ke nukleus ruber.
• Nukleus Dentatus, merupakan nukleus terbesar deep nuclei. Menempati sisi paling lateral substansia alba tiap hemisfer cerebelli. Serabut eferentnya berjalan melalui pedunkulus cerebelli ke nukleus ruber dan thalamus di kontralateral. Thalamus merupakan stasiun relay yang akan memproyeksikan area motorik ke korteks cerebri di area Brodman 4 dan 6.

Proyeksi Serabut aferen dan eferen ke korteks cerebelli dan nuclei

Serabut aferen cerebellum pada akhirnya akan berakhir di deep nukeli cerebellum. Untuk sampai ke deep nuclei tersebut impuls aferen memiliki 2 pola, yaitu :

• Pola 1. Serabut aferen akan diproyeksikan ke korteks cerebelli kemudian melalui serabut kolateral impuls akan diteruskan ke deep nuclei cerebellum. Di korteks cerebelli (stratum molekulare) impuls aferen akan diolah di sirkuit polisinaps yang komplek yang kemudian akan diproyeksikan ke sel purkinje (korteks cerebelli pars stratum ganglionare). Sel purkinje selanjutnya akan meneruskan impuls ke deep nuclei yang bersifat inhibitorik berupa impuls GABA-ergic.
• Pola 2. Impuls afere ada yang langsug ke deep nuclei.

Di deep nuclei kedua impuls (dari impuls aferen ke cerebellum dan impuls dari sel purkinje diterima kemudian ditransmisikan ke melalui serabut eferen cerebellum yang kemudian menyampaikan impuls tersebut ke target cerebellum.