椎动脉（vertebral artery，VA）自双侧锁骨下动脉发出，向上走行在第6颈椎（C ₆）至第1颈椎——寰椎（C ₁）的横突孔内，经枕骨大孔入颅，在脑桥腹侧下部双侧椎动脉汇合成基底动脉。主要供应大脑半球后2/5部分、丘脑、脑干和小脑的血液。

椎动脉分为4段：

椎动脉自锁骨下动脉发出向后上走行至入颈6横突孔之前。椎动脉起始部是动脉硬化的好发部位。

椎动脉垂直走行于C ₆至C ₃之间的颈椎横突孔内，上行并转向外出枢椎，并呈倒“L”字形通过枢椎（C ₂），再通过C ₁横突孔上行。颈椎骨质增生或颈部过度旋转可以压迫或损伤椎动脉。

椎动脉出C ₁横突孔之后，止于穿过硬脑膜处。

经枕骨大孔入颅后向前内走行在斜坡的下部走向上，在脑桥与延髓交界处或其附近双侧的椎动脉合并形成基底动脉。

椎动脉在颈部发出肌支与脊髓支，肌支供给颈部深部肌肉，脊髓支与其他（如甲状颈干或咽升动脉）动脉吻合供血给脊髓及被膜。椎动脉的颅内分支包括数支，有脑膜动脉、脊髓前动脉、脊髓后动脉及小脑后下动脉（PICA），其中PICA是椎动脉的最大分支、变化最多的动脉，供应延髓背外侧、小脑后皮质、小脑扁桃体及齿状核。

基底动脉（basilar artery，BA）走行在脑桥腹侧正中沟，在脑桥与中脑交界处分为双侧的大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA），92%BA的终末分支位于脚间池。正常BA管径为3～4mm，平均长32mm。基底动脉的主要分支有：脑桥支、小脑前下动脉、内听动脉、小脑上动脉及大脑后动脉。PCA是基底动脉的终末支，其血流多数情况下来自椎-基底动脉系统，但25%～30%存在正常变异，PCA起自颈内动脉，血液来自颈内动脉系统，又称为胚胎型大脑后动脉。以后交通动脉为界，大脑后动脉分为交通前段（P1）和交通后段（P2）。