Il nervo nasce con tre radici, derivate dai primi tre nervi sacrali, che si uniscono dietro al nervo ischiatico. Esce dalla cavità pelvica attraverso il grande forame ischiatico, passando al di sotto del muscolo piriforme. Decorre verso il basso, prima coperto dal grande gluteo e poi in posizione superficiale nell'interstizio fra i muscoli bicipite e semitendinoso. Termina a livello della regione poplitea.