Il nucleo dentato è il più voluminoso ed è disposto vicino al verme tra il paraflocculo e il peduncolo cerebellare inferiore. È chiamato anche "oliva cerebellare" per la particolare disposizione simile al nucleo olivare inferiore: ha la forma di una lamina grigia pieghettata con l'apertura volta in direzione dorsale e mediale. Presenta cellule multipolari di varie dimensioni dove, le più grandi e filogeneticamente più antiche prendono una posizione dorsomediale, mentre le più piccole e recenti una ventrolaterale. Appartiene funzionalmente al pontocerebello.