Z maxilárnej artérie sa zadná hlboká temporálna artéria pohybuje nahor, prechádza medzi vonkajším pterygoidným svalom, svalom v čeľusti a spánkovým svalom, ktorý je na boku hlavy. V infratemporálnej fosse (priestor, ktorý leží za lícnou kosťou) sa tepna rozdeľuje na početné vetvy. Infratemporálna fossa okrem hlbokej temporálnej artérie obsahuje spánkový sval, auriculotemporálny nerv, hlboké temporálne nervy a povrchovú artériu.
Vo fosse sa zadná hlboká temporálna artéria posúva do spánkového svalu spolu s hlbokým temporálnym nervom. Tepna dodáva krv do plochej časti spánkovej kosti (umiestnenej v hornej časti, ak je spánková kosť) a do perikrania (vonkajší obal lebky), ako aj do spánkového svalu. Spája sa so strednými a povrchovými spánkovými tepnami a prednou hlbokou spánkovou tepnou.
