Les pédoncules cérébelleux supérieurs (conjonctive brachia) émergent du cervelet et montent pour former la partie latérale du toit du quatrième ventricule, où ils entrent dans le tronc cérébral sous les colliculi inférieurs. Ils sont pontés par le vélum médullaire supérieur. Les pédoncules cérébelleux supérieurs représentent la principale voie de sortie du cervelet et, à ce titre, la plupart de leurs fibres sont efférentes. Une contribution afférente relativement faible est présente. Les voies efférentes comprennent les voies cérébelleuse et cubitale, dentatothalamique et fastigioreticulaire. Elles émergent toutes des noyaux cérébelleux, les fibres cérébelleuses des noyaux globuleux et emboliforme, les fibres dentatothalamiques du noyau denté et les fibres fastigioréticulaires du noyau fastigial. Elles émergent ensemble des différents noyaux pour monter dans le toit du quatrième ventricule et se diriger vers l’avant jusqu’à l’aire tegmentale du mésencéphale, médialement au lemniscus latéral. Les fibres cérébelleuses et cubitales se croisent à cet endroit pour pénétrer dans le noyau rouge controlatéral. Les fibres dentatothalamiques se croisent également et montent pour faire synapse dans les noyaux intermédiaire ventral (VI) et antérieur ventral (VA) du thalamus. Les fibres fastigioreticulaires pénètrent dans la formation réticulaire du mésencéphale, de la protubérance et du bulbe rachidien. Les voies afférentes comprennent les voies spinocérébelleuses et tectocérébelleuses antérieures. Les fibres du tractus spinocérébelleux antérieur proviennent de la colonne de Clarke de la moelle épinière et traversent la commissure blanche antérieure jusqu’au funicule latéral, où elles montent jusqu’aux niveaux pontins supérieurs avant de retraverser pour entrer dans le cervelet par le pédoncule supérieur. Ils se terminent dans la région du membre postérieur du cortex cérébelleux. Les voies tectocérébelleuses émergent des deux côtés des collicules supérieures et inférieures et se terminent dans le vermis intermédiaire (culmen, declive, folium, tuber, pyramide) et le lobulus simplex. La fonction du tractus tectocérébelleux n’est pas connue, mais on pense généralement qu’il sert de médiateur aux réflexes visuels et auditifs.