От вестибулярного аппарата импульсы поступают по преддверно-улитковым нервам к вестибулярным ядрам продолговатого мозга , и далее по соответствующим путям - к ядрам глазодвигательного , блокового и отводящего нервов , спинному мозгу , коре головного мозга и мозжечку . Благодаря вестибулоокулярным рефлексам поддерживается фиксация взора при движениях головы. Эти рефлексы обеспечиваются прямой связью вестибулярных ядер с ядром отводящего нерва в варолиевом мосту , а также связями вестибулярных ядер с ядрами глазодвигательного и блокового нерва в среднем мозге через медиальный продольный пучок . За счет этих связей при поражении вестибулярной системы практически всегда возникает нистагм .

Вестибулоспинальные пути обеспечивают поддержание равновесия, а связи с корой головного мозга (через таламус ) - сознательное восприятие положения головы и движений. Вестибулярные ядра связаны также с мозжечком (в первую очередь с клочком и узелком). Мозжечок принимает участие в вестибулоокулярных рефлексах .