L'arteria carotide interna origina dall'arteria carotide comune subito sopra il margine superiore della cartilagine tiroidea della laringe, quando la carotide comune si divide a fionda nella carotide esterna e nella carotide interna. Alla sua origine possiede un diametro di 8 mm, diametro maggiore di quello della carotide esterna. In genere la carotide interna di sinistra è più grande di quella di destra. La sua "porzione cervicale" è in rapporto con la giugulare interna, e il nervo vago, che l'accompagnano, e con i muscoli stiloioideo, stilofaringeo e digastrico (ventre posteriore), che la incrociano lateralmente. Anche il nervo glossofaringeo la incrocia esternamente.