Nagu suuremal ajul, on ka väikeajul kaks poolkera. Väikeaju poolkerad asuvad mõlemal pool väikest ala, mida nimetatakse vermiks ja mis eraldab kaks poolkera keskelt. Iga väikeaju poolkera jaguneb veel viieks lobaks. Väikeaju sügavad voldid eraldavad kümmet sagarat. Väikeaju paikneb aju alumises tagumises osas ja asub aju all ja silla taga.
Väliselt eristuvad väikeaju poolkerad tihedate paralleelsete voldikutega. See erineb ajust, millel on suured pinnavoldid, mis näivad olevat keerdunud. Väikeaju ajukoor on tegelikult üks pidev ajukoe kiht, mis on enda peale tihedalt volditud. Kuigi väikeaju poolkerad moodustavad vaid kümme protsenti aju mahust, sisaldavad need rohkem neuroneid kui ülejäänud aju. See on võimalik väikeaju tihedalt volditud olemuse tõttu.
Igas väikeaju poolkeras sügaval asuvad sügavad tuumad. Kõik väljuvad signaalid saadetakse läbi nende tuumade. Väikeaju poolkerade ajukoor hindab sissetulevaid sõnumeid, mis edastavad ajust sensoorseid ja muid andmeid. Liikumise peenhäälestamist koordineerib see ajuosa, kuna sensoorseid sõnumeid võetakse vastu ja signaale lihastele saadetakse. Väikeaju kahjustus põhjustab liigutuste koordinatsiooni ja ajastuse puudumist ning muid probleeme, sealhulgas kõneprobleeme.
Funktsionaalselt on väikeaju jagatud kolmeks osaks. Pontotserebellum koosneb suuremast osast väikeaju ajukoorest. Väikeaju selle osa kahjustus avaldub tavaliselt koordinatsiooni puudumisena kahjustusega samal kehapoolel. Vestibulotserebellumi vigastust või haigust iseloomustab pearinglus ja koordineerimata kõnnak. Kui seljaaju on alkoholi, vigastuse või haiguse tõttu kahjustatud, muutub kõnnak vapustavaks ja kehahoiak on mõjutatud.
Väikeaju mõjutavad mitmed häired. Spinotserebellaarne ataksia on degeneratiivne geneetiline seisund, mida iseloomustab koordinatsiooni järkjärguline kaotus. Sõltuvalt konkreetsest geenimutatsioonist on teada üle kümne erineva spinotserebellaarse ataksia tüübi. Uuringud on näidanud seost autismi ja väikeaju poolkerade suuruse vähenemise vahel. Insuldid ja ajuvigastused mõjutavad ka väikeaju talitlust ja põhjustavad liikumiskontrolli puudumist.