Le cellule del Purkinje sono alcuni tra i più grandi neuroni del cervello umano (i più grandi sono le cellule di Betz); sono dotate di un intricato complesso di arborizzazioni dendritiche, caratterizzato da un gran numero di spine dendritiche. Le Cellule del Purkinje si trovano all'interno dello strato di Purkinje del cervelletto, dove sono allineate come pezzi del domino posti uno di fronte all'altro. Le loro grandi arborizzazioni dendritiche formano degli strati quasi bidimensionali attraverso cui passano le fibre parallele dagli strati più profondi. Queste fibre parallele hanno le relativamente più deboli sinapsi eccitatorie (glutamatergiche) collegate alle dendriti delle cellule di Purkinje, mentre le fibre rampicanti provenienti dal nucleo olivare inferiore nel midollo forniscono un input eccitatorio molto potente a dendriti prossimali e soma cellulare. Le fibre parallele passano ortogonalmente attraverso le arborizzazioni dendritiche del neurone di Purkinje; il numero di fibre parallele che in tal modo possono formare con un singolo neurone di Purkinje una sinapsi cellula del Purkinje-cellula dei granuli può arrivare fino a 200.000. Ogni cellula di Purkinje riceve invece dalle fibre rampicanti circa 500 sinapsi, tutte provenienti da una singola fibra rampicante. Sia le cellule stellate che quelle a canestro (situate nello strato molecolare del cervelletto) forniscono un input inibitorio (GABAergico) alla cellula di Purkinje, con le cellule a canestro che formano sinapsi col segmento iniziale dell'assone della cellula di Purkinje e le cellule stellate che formano sinapsi sui dendriti.