L'aorta toracica contrae rapporti con le strutture mediastiniche e toraciche. Posteriormente è in contatto con la vena emiazigos e la colonna vertebrale. A destra, nella sua porzione superiore, entra in contatto con la parete sinistra dell'esofago. Quest'ultimo, con un andamento sigmoideo, scavalca l'aorta toracica portandosi al suo davanti nelle porzioni inferiori. Nella porzione antero-superiore è in contatto con il peduncolo polmonare sinistro e con il pericardio che ricopre l'atrio sinistro. A sinistra entra in rapporto con la pleura mediastinica che ricopre il polmone di sinistra, sul quale lascia un'impronta. Attraversa l'orifizio aortico del diaframma affiancandosi al dotto toracico.