Das Kleinhirn ist verantwortlich für die Koordination und Feindosierung von motorischen Funktionen wie Laufen oder Stehen. Zusätzlich übernimmt es Aufgaben der Gleichgewichtssteuerung. Es steht in Verbindung mit anderen Gehirnzentren.

Am häufigsten sind klinisch abnormale Haltungen des Körpers, der Gliedmassen und des Kopfes sowie ein abnormales Gangbild mit hochgradigem Verlust der Koordination, falscher Schrittlänge und teilweise Zittern vor der Ausführung einer Bewegung (Intentionstremor) auffallend.

Zu den häufigsten Krankheiten gehören Missbildungen, Infarkte, Tumore, entzündliche oder infektiöse Ursachen sowie degenerative Veränderungen.

Mit Hilfe der neurologischen Untersuchung kann ein Verdacht auf eine Kleinhirnerkrankung erhärtet werden. Zur genaueren Differenzierung sind weiterführende Untersuchung wie Laboruntersuchungen, eine Schnittbilddiagnostik (Kernspintomografie, Computertomografie) oder eine Liquoruntersuchung notwendig.

Unter einer Hypoplasie versteht man eine verminderte Grössenentwicklung des Kleinhirns bzw. einzelner Schichten des Kleinhirns. Die häufigste Ursache hierfür ist bei der Katze eine Infektion mit dem Parvovirus im Uterus des Muttertieres während der Trächtigkeit. Beim Hund kommen gleichartige Veränderungen auch durch das Virus hervorgerufen wesentlich seltener vor. Die klinishcen Symptome sind meist unmittelbar nach der Geburt vorhanden, werden aber oftmals erst später bemerkt, wenn die Tiere anfangen sich aktiver zu bewegen. Mitunter sind auch mehrere Tiere eines Wurfes betroffen. Es liegt eine Inkoordination der Bewegung mit teilweise überschiessenden Bewegungen vor. Oftmals zeigen die Tiere gerade bei der Futteraufnahme eine schwankende Bewegung des ganzen Körpers, um den Napf zu erreichen (Intentionstremor). Meist sind die Symptome nicht progredient; mitunter kann sogar eine gewisse Kompensation der Ausfallserscheinungen auftreten. Die Diagnose einer Kleinhirnhypoplasie wird in der Regel mittels CT oder MRT-Untersuchung gestellt. Davon abzugrenzen sind vorzeitige Alterungen und Zerfall von Zellschichten des Kleinhirns, die als Abiotrophien bezeichnet werden, sowie Stoffwechselstörungen des Nervenzellstoffwechsels (Speicherkrankheiten). Diese können auch bei jungen Tieren bereits klinisch manifest werden. Eine Therapie gibt es nicht, allerdings kann eine Schutzimpfung präventiv eingesetzt werden.