大脑前动脉：自颈内动脉发出后行向前内进入半球纵裂，并向头侧弯曲绕胼胝体膝部和体后行，沿途发出眶额动脉、眶极动脉、基底节支，分布至额叶的下内面皮质、嗅球、透明隔、胼胝体的前2/3、尾状核的头部、苍白球、内囊前肢、额叶深部脑白质和大脑皮层的前2/3的区域。大脑前动脉最后分出胼缘和胼周两大终末支，胼缘动脉沿扣带沟后行分出额上、中、后内动脉。胼周动脉则沿胼胝体和扣带回之间后行，沿途发出旁中央动脉、顶上内（楔前）动脉和顶下内动脉后，继续后行至胼胝体压部和大脑后动脉的压部分支相吻合。大脑中动脉：为颈内动脉的终末支，发出的分支供血范围变异大，供应额叶、顶叶、颞叶前部的绝大部分半球突面皮层结构及深部脑白质，有时还发出分支分布到枕叶的外侧面，其分支豆纹动脉穿经额叶的下面至基底节、尾状核和内囊。
大脑后动脉：自基底动脉发出后，绕脑干经环池后行，发出后丘脑穿通动脉和丘脑膝状动脉分布至丘脑、膝状体、内囊后肢和视束，并发出小分支至大脑脚，行至胼胝体压部发出分支和大脑前动脉的分支吻合，最后分出颞叶前和后动脉、顶枕动脉及距状动脉，供应颞叶的后下面、大脑半球内侧面的后部和枕叶。
脉络膜前、后动脉：脉络膜前动脉通常在后交通动脉起始处的上方起自颈内动脉，脉络膜后动脉则起自大脑后动脉。它们分布于内囊的膝部和后肢、苍白球内侧区、视束、颞叶钩回、杏仁核和侧脑室脉络膜丛。
小脑前下动脉：其行程和分布范围不恒定，供血范围较小，与小脑后下动脉具有一定程度的互补。其分支供应小脑绒球、小脑半球的岩骨面、小脑中脚、脑桥和延髓的一部分。
小脑后下动脉：由椎动脉发出，供血范围通常包括小脑的后下面、小脑扁桃体、同侧小脑下蚓部和延髓的外侧面。