Vertebralna arterija je složena mreža arterija koja se nalazi u stražnjem dijelu vrata. Potječe iz dvije glavne krvne žile gornjeg dijela prsnog koša koje se nazivaju subklavijske arterije, spajajući se kao grana s drugim arterijama kao što su unutarnja torakalna arterija i dorzalna lopatična arterija. To je dio jedne bazilarne arterije srednje linije koja opskrbljuje mozak krvlju bogatom kisikom preko Willisovog kruga. Dakle, to je glavna arterija vertebrobazilarnog arterijskog sustava, koja opskrbljuje krv značajnim dijelovima mozga koji uključuju mali mozak, medulu, srednji mozak, okcipitalni korteks, most i talamus. Vertebralna arterija obično je podijeljena na četiri dijela.
Prvi dio vertebralne arterije, također poznat kao prevertebralni dio, putuje gore-dolje između dva mišića vrata koja se nazivaju mišić Longus colli i prednji skalanski mišić. Oba su smještena na prednjoj ili prednjoj površini kralježnice, točnije, na trećem do šestom vratnom kralješku. U prevertebralnom dijelu nalaze se unutarnje vratne vene koje skupljaju krv iz mozga, vrata i lica. Živčana vlakna i tkivne mase kao što su simpatički trup i donji cervikalni ganglij, mogu se naći na stražnjoj strani.
Drugi dio ili atlantski dio vertebralne arterije putuje prema gore kroz šesti do drugog vratnog kralješka. Oko njega je kompleks tkiva i vena koji se u kombinaciji predstavljaju vertebralnu venu. Ova specijalizirana krvna žila nalazi se u gornjem dijelu leđa.
Treći dio vertebralne arterije naziva se poprečni dio. To je zato što je njegovo glavno mjesto foramen transversarium, koji je otvor sedmog vratnog kralješka. Poprečni dio vertebralne arterije pokriva Semispinalis capitis, duboki dugački mišić koji pomaže u širenju i rotaciji glave.
Četvrti dio vertebralne arterije naziva se intrakranijalni dio. Sa njegovih strana nalazi se par živaca, prvi kranijalni živac i hipoglosalni živac, kranijalni živac koji opskrbljuje motorna vlakna gotovo svim mišićima jezika. Intrakranijalni dio vertebralne arterije ističe se po tome što je posebno blizak mozgu, jer prolazi kroz membranu dura mater ovog organa i do prednjeg dijela njegovog donjeg moždanog debla, nazvanog oblongata medulla. Dio se također može naći na mostu, koji je dio moždanog debla iznad duguljaste moždine. Tamo pomaže u formiranju bazilarne arterije.