Tętnica piersiowa wewnętrzna odchodzi z dolnego obwodu tętnicy podobojczykowej. Jej początek znajduje się w pobliżu mięśnia pochyłego przedniego. Nad osklepkiem opłucnej tętnica zawraca przyśrodkowo i ku dołowi od żyły podobojczykowej. Za stawem mostkowo-obojczykowym, na podstawie szyi tętnica przecina nerw przeponowy. Przez otwór górny klatki piersiowej tętnica podąża pionowo w dół bezpośrednio ku tyłowi od chrząstek żeber prawdziwych. W okolicy szóstej przestrzeni międzyżebrowej tętnica dzieli się na gałęzie końcowe. W całym swym przebiegu tętnica piersiowa wewnętrzna oddaje: gałęzie śródpiersiowe, gałęzie grasice, gałęzie oskrzelowe, tętnicę osierdziowo-przeponową, gałęzie mostkowe, gałęzie przeszywające, gałęzie międzyżebrowe przednie, tętnicę mięśniowo-przeponową, tętnicę nabrzuszną górną.
Tętnica nadłopatkowa to jedna z gałęzi tętnicy podobojczykowej. Odchodzi wspólnie z tętnicą tarczową dolną i tętnicą poprzeczną szyi jako jeden krótki pień tarczowo-szyjny tętnica w swym przebiegu ku dołowi jest przykryta mięśniem mostkowo-obojczykowo-sutkowym. Następnie wygina się ku tyłowi pod mięśniem czworobocznym i dolnym brzuścem mięśnia łopatkowo-gnykowego. Biegnie nad więzadłem poprzecznym łopatki. Po oddaniu licznych gałęzi (gałąź nadrostkowa, gałąź barkowa, gałęzie mięśniowe) bierze udział w wytworzeniu sieci łopatkowej.