Die Wirbelarterie ist ein ausgeklügeltes Netzwerk von Arterien im Nacken. Sie entspringt den beiden Hauptblutgefäßen der oberen Brust, den sogenannten Subclavia-Arterien, und verbindet als Ast andere Arterien wie die A. thoracica interna und die A. scapularis dorsalis. Es ist ein Teil der einzelnen Arteria basilaris in der Mittellinie, die das Gehirn über den Willis-Kreis mit sauerstoffreichem Blut versorgt. Somit ist es eine Hauptarterie des vertebrobasilären Arteriensystems, die wichtige Abschnitte des Gehirns mit Blut versorgt, einschließlich des Kleinhirns, der Medulla, des Mittelhirns, des okzipitalen Kortex, des Pons und des Thalamus. Die Wirbelarterie ist normalerweise in vier Teile gespalten.
Der erste Teil der Arteria vertebralis, auch als prävertebraler Teil bekannt, bewegt sich auf und ab zwischen zwei Nackenmuskeln, dem Longus colli-Muskel und dem M. scalenus anterior. Beide befinden sich an der vorderen oder vorderen Fläche der Wirbelsäule, genauer gesagt am dritten bis sechsten Halswirbel. Im prävertebralen Teil befinden sich die Vena jugularis interna, die Blut aus Gehirn, Hals und Gesicht sammeln. Auf der Rückseite finden sich Nervenfasern und Gewebemassen wie der sympathische Rumpf bzw. das Ganglion cervicalis inferior.
Der zweite Teil oder atlantale Teil der Wirbelarterie wandert nach oben durch den sechsten zum zweiten Halswirbel. Um ihn herum befindet sich ein Komplex von Geweben und Venen, die sich zu einer Wirbelvene verbinden. Dieses spezialisierte Blutgefäß befindet sich im oberen Teil des Nackenrückens.
Der dritte Teil der Wirbelarterie wird als transversaler Teil bezeichnet. Dies liegt daran, dass sein Hauptstandort das Foramen transversarium ist, eine Öffnung des siebten Halswirbels. Den transversalen Teil der Wirbelarterie bedeckt die Semispinalis capitis, ein tiefer, langer Muskel, der beim Strecken und Drehen des Kopfes hilft.
Der vierte Teil der Wirbelarterie wird als intrakranieller Teil bezeichnet. An seinen Seiten befinden sich ein Nervenpaar, der erste Hirnnerv und der Hypoglossusnerv, ein Hirnnerv, der praktisch alle Muskeln der Zunge mit motorischen Fasern versorgt. Der intrakranielle Teil der Wirbelarterie zeichnet sich dadurch aus, dass er besonders nah am Gehirn liegt, da er durch die Dura mater-Membran dieses Organs und zur Vorderseite seines unteren Hirnstamms, der Medulla oblongata, verläuft. Ein Teil davon findet sich auch am Pons, einem Abschnitt des Hirnstamms oberhalb der Medulla oblongata. Dort hilft es, die Arteria basilaris zu bilden.