椎动脉自锁骨下动脉第一段传出后升高并且经过除第七颈椎外的横突孔，自寰椎横突孔搭出，绕经寰椎侧块后才的椎动脉沟，转为上边穿寰枕后膜和硬脑膜经枕骨大孔进到颅腔，在脑桥底下缘两边椎动脉汇聚成基底动脉，其支系供应脊神经上段，入脑的枕叶、丘脑、脊髓、中脑及耳道等位置。依据椎动脉循经位置和行程安排，一般可将其分成四段。
第一段（颈段）
自锁骨下动脉传出后，在肺尖前，前斜角肌和颈长肌中间向后往上，至进到C6颈椎骨横突孔以前的一部分。其正前方有椎静脉、颈内静脉、颈总动脉和甲状腺囊肿下主动脉，左边正前方也有胸导管；后才为C7横突、C7和C8脊神经的前支及中枢神经干和颈下中枢神经节。
第二段（椎骨段）
为穿经颈椎骨（C6-C1）横突孔的一部分，走形于上6个颈椎骨横突孔内，此段椎动脉传出前根主动脉和后根主动脉，穿梭颈椎骨横突孔里侧至钩椎关节。
第三段（枕段）
自寰椎横突孔穿出部至进到脑部的一部分（枕下三角一部分）。当此段血管绕经寰椎侧块至椎动脉沟即往前，于寰枕后膜边缘进到椎管，升高经枕孔眼入颅。
第四段（颅段）
是椎动脉进到颅腔的一部分，越过蛛网膜，在脑桥底下缘上下汇聚产生基底动脉，和颈内动脉产生主动脉环，供应脑后侧及脊神经血循环。椎动脉为左右两支，左边常比右边稍粗。
椎动脉和基底动脉支系
（1）脊神经前、后主动脉：发自椎动脉，遍布于脊神经。
（2）丘脑下后主动脉：发自椎动脉，遍布于丘脑后下边及延髓背两侧部。
（3）丘脑下前主动脉：发自基底动脉，遍布于丘脑下前侧。
（4）丘脑上主动脉：发自基底动脉，遍布于丘脑上端。
（5）脑桥主动脉：发自基底动脉，遍布于脑桥。
（6）迷了路主动脉：发自基底动脉或丘脑下前主动脉，入耳道门，遍布于耳道。
（7）大脑后动脉：绕大脑脚向背侧，其皮层支关键遍布于额叶下边和枕叶内侧边，及其二叶上外侧边的边沿部。中央支亦起自根处，供应背侧丘脑、内、两侧膝状体及下丘脑垂体等。
椎动脉的CTA