L'arteria carotide interna, che si distribuisce all'encefalo ed agli organi dell'apparato della vista, nasce a livello della biforcazione dell'arteria carotide comune e si dirige in alto fino a raggiungere il canale carotideo dell'osso temporale; lo percorre circondata dal plesso carotico dell'ortosimpatico, e, penetrata nel cranio, attraversa il seno cavernoso della dura madre descrivendo una doppia curva ad S. Il ganglio semilunare del trigemino appoggia sulla parete superiore del tratto orizzontale del canale carotico.Nel seno cavernoso l'arteria, rivestita da uno strato endoteliale, è affiancata dal nervo abducente (VI paio), dai nervi oculomotore, trocleare ed oftalmico ed è circondata dal plesso cavernoso; termina nell'arteria cerebrale anteriore, cerebrale media, corioidea anteriore e comunicante posteriore. L'arteria oftalmica è considerata sua collaterale.Nel collo l'arteria carotide interna è incrociata lateralmente dal nervo ipoglosso, I suoi rami collaterali sono l'arteria tiroidea superiore, l'arteria faringea ascendente, l'arteria linguale, l'arteria facciale, l'arteria occipitale e l'arteria auricolare posteriore.Prima di emergere dalla superficie della parotide si divide nei suoi rami terminali:l'arteria temporale superficiale e l'arteria mascellare. L'arteria tiroidea superiore rappresenta il primo vaso che origina dall'arteria carotide esterna; si dirige in basso ed in avanti, fino a raggiungere l'apice del lobo omolaterale della ghiandola tiroide dove si risolve nei rami terminali. Si distribuisce ai muscoli adiacenti, alla laringe ed alla tiroide. L'arteria faringea ascendente (o faringomeningea) si distribuisce con numerosi rami alla faringe, alla tonsilla palatina, alla tuba uditiva, al cavo del timpano e, con vasi che penetrano nel cranio attraverso il forame giugulare, alle meningi. L'arteria linguale nasce all'altezza del grande corno dell'osso ioide, decorre prima profondamente al ventre posteriore del muscolo digastrico e al muscolo stilo-ioideo, appoggiata sul muscolo costrittore medio della faringe formando un'ansa che è incrociata da nervo ipoglosso; si dirige quindi in avanti passando sotto al muscolo ioglosso e risale poi fra il muscolo genio-glosso e il margine anteriore del muscolo ioglosso stesso. Termina come arteria profonda della lingua. L'arteria facciale nasce dalla parete anteriore dell'arteria carotide esterna, circa a livello del margine inferiore del muscolo digastrico e parzialmente nascosta dietro l'angolo della mandibola; risale lungo la parete laterale della faringe ed incrocia quindi il polo posteriore della ghiandola sottomandibolare. A livello del margine inferiore della mandibola l'arteria passa nella faccia e si dirige verso la commensura buccale; risale, quindi, nel solco nasolabiale ed infine termina fornendo rami all'ala del naso. Con il suo decorso tortuoso l‗arteria si adatta nel collo alla mobilità della faringe durante la deglutizione ed ai movimenti della mandibola e delle guance nella faccia. I rami collaterali dell'arteria nel collo sono: l'arteria palatina ascendente, i rami ghiandolari sottomandibolari, l'arteria sottomentale; nella faccia: l'arteria labiale superiore e l'arteria labiale inferiore. L'arteria occipitale nasce allo stesso livello dell'arteria facciale e si dirige in alto, in fuori e in dietro per attraversare superficialmente l'arteria carotide interna e la vena giugulare interna, passando dapprima sotto al ventre posteriore del muscolo digastrico, poi nel solco del processo mastoideo dell'osso temporale. Attraversa quindi la fascia che unisce le origini dei muscoli sternocleidomastoideo e trapezio e risale sull'aponeurosi emicranica. Vicino alla sua origine emerge, tra la giugulare interna e la carotide interna, il nervo ipoglosso.L'arteria occipitale si distribuisce ai muscoli laterali e posteriori del collo, al padiglione auricolare, alla dura madre della fossa cranica posteriore, ai muscoli ed alla cute della regione occipitale. I rami terminali sono rappresentati dai rami occipitali, i quali si anastomizzano con i rami del lato opposto e con quelli dell'arteria temporale superficiale. L'arteria auricolare posteriore nasce sopra al ventre posteriore del muscolo digastrico e risale nel solco fra il padiglione dell'orecchio ed il processo mastoideo.È quasi interamente ricoperta dalla ghiandola parotide. 