Dopo la sua origine in cavità ascellare, il nervo decorre medialmente all'arteria brachiale. Prima della sua uscita dalla cavità ascellare, si anastomizza con il secondo nervo intercostale (nervo intercostobrachiale). A metà del braccio perfora la fascia brachiale e diventa sottocutaneo, proseguendo fino al gomito. Durante il suo decorso emette vari rami sensitivi per la cute mediale del braccio.