От верхнечелюстной артерии задняя глубокая височная артерия идет вверх, проходя между наружной крыловидной мышцей, мышцей челюсти и височной мышцей, которая находится на стороне головы. В подвисочной ямке (пространство за скулой) артерия разделяется на множество ветвей. Подвисочная ямка, помимо глубокой височной артерии, содержит височную мышцу, ушно-височный нерв, глубокие височные нервы и поверхностную артерию.
В ямке задняя глубокая височная артерия переходит в височную мышцу вместе с глубоким височным нервом. Артерия снабжает кровью плоскую часть височной кости (расположенной вверху височной кости) и перикраниум (внешнее покрытие черепа), а также височную мышцу. Он соединяется со средней и поверхностной височными артериями и передней глубокой височной артерией.
