L'arteria cervicale ascendente è un piccolo ramo che nasce dall'arteria tiroidea inferiore mentre quest'ultima passa dietro la guaina carotidea; questo ramo risale verso l'alto, medialmente rispetto al nervo frenico, appoggiandosi in un primo momento al muscolo scaleno anteriore, quindi decorrendo sui tubercoli anteriori dei processi trasversi delle vertebre cervicali nello spazio compreso tra il muscolo scaleno anteriore e il muscolo lungo della testa. L'arteria cervicale ascendente irrora con dei piccoli rami ("rami muscolari") i muscoli del collo e questi vanno ad anastomizzarsi con altri rami provenienti dalle arterie vertebrali. Oltre ai rami muscolari l'arteria dà anche uno o due "rami spinali" che penetrano nel canale vertebrale, attraverso i forami intervertebrali e distribuendosi al midollo spinale e alle sue membrane, oltre che ai corpi delle vertebre. Infine il vaso si anastomizza con le arterie faringee ascendenti e le occipitali.