Pronađena u stražnjem dijelu donjeg uda, stražnja tibijalna arterija počinje iza koljena i spušta nogu prema stražnjem dijelu stopala. To je grana poplitealne arterije i sama se dijeli na medijalnu i lateralnu plantarnu arteriju u stopalu, kao i tvori granu neposredno ispod koljena koja se naziva fibularna ili peronealna arterija. Arterije odvode krv bogatu kisikom od srca, pa je smjer protoka krvi u stražnjoj tibijalnoj arteriji prema dolje. Ovu žilu prati stražnja tibijalna vena, koja leži s unutarnje strane arterije i prenosi krv natrag uz nogu.
Kao grana poplitealne arterije, stražnja tibijalna arterija prima krv iz ove veće žile, kao i njezina druga grana, prednja tibijalna arterija, koja opskrbljuje prednji dio potkoljenice. Poplitealna arterija se dijeli na ove dvije žile u visini najdonjeg ruba popliteusa, mišića koji prelazi stražnji dio koljena. Kratku udaljenost ispod ove točke blizu vrha potkoljenice, stražnja arterija odaje svoju granu, peronealnu arteriju, koja je pod kutom prema vanjskoj strani stražnje noge iza kosti fibule.
Odavde se stražnja tibijalna arterija spušta ud iza kosti tibije, postupno se savijajući prema unutarnjoj strani gležnja. Presijeca zglob iza medijalnog malleolusa tibije, ispupčenog dijela dna kosti vidljivog duž unutarnje strane gležnja. Posuda se nalazi između malleola i Ahilove tetive. Zapravo, ovdje se može osjetiti puls iz arterije. Uz tetive mišića tibialis posterior, flexor digitorum longus i flexor hallucis longus, kao i stražnju tibijalnu venu i tibijalni živac, arterija je povezana iza gležnja retinakulumom fleksora, horizontalnom trakom ligamenta.
Nakon što prođe iza gležnja, stražnja tibijalna arterija dijeli se na dvije manje arterije plantarne površine ili donje strane stopala: medijalnu i lateralnu plantarnu arteriju. To se događa ispod kalkaneusa ili petne kosti, pri čemu se medijalna plantarna arterija usmjerava prema velikom prstu, a lateralna plantarna arterija opskrbljuje četiri manja prsta. Baš kao što stražnja tibijalna arterija dovodi krv bogatu kisikom i hranjivim tvarima u mišiće i tkiva stražnje potkoljenice, plantarne arterije opskrbljuju arterije potplata.