Las articulaciones costovertebrales se encuentran en la parte superior de la espalda entre las vértebras de la columna torácica y la caja torácica posterior. Hay 12 vértebras torácicas y 12 costillas correspondientes. Las articulaciones costovertebrales se encuentran a ambos lados de las vértebras, donde el extremo de cada costilla se une entre dos vértebras adyacentes. Un tipo de articulación llamada articulación artrodial o deslizante, la articulación costovertebral permite que la cabeza de la costilla gire y se deslice ligeramente contra la vértebra a medida que la caja torácica se expande durante la inhalación.
A cada lado del cuerpo de cada vértebra torácica hay un par de concavidades en forma de media luna llamadas semi-facetas, una en la parte superior del cuerpo vertebral y otra en la parte inferior. Dado que las vértebras adyacentes se apilan una sobre otra, la semi faceta en la parte inferior de una vértebra se alinea con una semi faceta reflejada en la parte superior de la próxima vértebra para formar una cavidad redonda. Aquí es donde se alinea la cabeza de la costilla, escalonada entre dos vértebras adyacentes.
Además, una proyección que emana de los lados de las vértebras inmediatamente detrás de las articulaciones costovertebrales, conocida como el proceso transversal, está unida a la costilla por el ligamento costotransverso dorsal, formando la articulación costotransversa. Este ligamento se une en un extremo a lo que se conoce como el cuello y el tubérculo de la costilla, superficies a cada lado de la columna vertebral en la cara posterior o posterior de cada costilla. El otro extremo del ligamento se dirige hacia atrás y hacia adentro, uniéndose a lo largo del proceso transversal en su lado anterior o frontal. Al hacerlo, mantiene el lado posterior de la costilla en su lugar contra el lado frontal del proceso transversal paralelo a cada lado de la columna vertebral.
Varios ligamentos conectan las costillas y las vértebras en las articulaciones costovertebrales, sosteniendo la cabeza de cada costilla contra las vértebras y apoyando el movimiento articular. Estos incluyen el ligamento capsular, el ligamento irradiado y el ligamento interarticular. El ligamento capsular forma un círculo alrededor de la cabeza de la costilla como una corona y lo une al borde de la faceta redonda formada por los cuerpos de las vértebras adyacentes. Irradiando el lado frontal de la cabeza de cada costilla y uniéndose al cuerpo vertebral frente a él está el ligamento irradiado, que se extiende desde la cabeza de la costilla como las raíces de un árbol que penetra el suelo en un círculo alrededor de su tronco. El ligamento interarticular, por otro lado, se encuentra dentro de las articulaciones costovertebrales, conectando la cabeza de la costilla a un disco plano de cartílago entre esta y la faceta de la vértebra.