浦肯野细胞是小脑皮质中最大的神经元，细胞体呈梨形，顶端发出2~3条粗大的主树突，向外伸入分子层。主树突沿途分支繁茂，形如展开的、扁薄的扇形，铺展在与小脑叶片长轴垂直的平面上。树突分支上有大量的树突棘，与传入纤维构成广泛的突触联系，接受传入小脑的全部信息。轴突由细胞底部（与主树突相对方向）发出，细长，离开胞体不远便形成有髓神经纤维，向内经颗粒层离开皮质进入白质，组成小脑皮质唯一的传出纤维，终止于小脑内部的神经核团。一个浦肯野细胞的轴突约形成500个终末膨大，约与小脑深部核团的35个神经元形成突触。

小脑的表面被覆着一层灰质，叫小脑皮质，小脑皮质分为3层，从表及里分别为分子层、浦肯野细胞层和颗粒细胞层。皮质里含有星状细胞、篮状细胞、浦肯野细胞、高尔基细胞和颗粒细胞等5种神经元。浦肯野细胞发出的轴突组成小脑皮质唯一的传出纤维，终止于小脑白质内的神经核。