Övre lillhjärnsarmen består huvudsakligen av trådmassor som börjar i nucleus interpositus (globosus + emboliformis) samt i nucleus dentatus och som, så snart de kommit ut ur lilla hjärmam och in i mitthjärnan(mesencephalon), korsar över medellinjen i den övre lillhjärnsarm-korsningen.
Den övre lillhjärnsarmen förmedlar det huvudsakliga flödet av signaler ut från lilla hjärnan bl.a. till den röda kärnan (nucleus ruber), till nucleus Darkschewitz, till olivainferiorkomplexet, till formatio reticularis och till synhögen (thalamus).
Den övre lillhjärnsarmen förmedlar också en inåtledande ledningsbana: tractus spino-cerebellaris anterior.