Le "fibre cerebellotalamiche" comprendono le connessioni dei nuclei cerebellari con il talamo. Il nucleo globoso proietta al nucleo ventrale laterale del talamo che a sua volta è connesso con la corteccia motoria, in particolare alle porzioni da cui originano fibre volte al controllo dei muscoli assiali degli arti. Il nucleo dentato proietta al nucleo ventrale laterale del talamo mediante il fascio dentatotalamico, il nucleo è a sua volta connesso con la corteccia premotoria. Infine anche alcune fibre del nucleo del fastigio giungono al talamo, alcune attraversando prima i nuclei vestibolari del ponte altre, soprattutto originatesi dalla sua porzione caudale, in maniera diretta.