Από τη άνω γνάθο, η οπίσθια βαθιά κροταφική αρτηρία ταξιδεύει προς τα πάνω, περνώντας μεταξύ του εξωτερικού μυϊκού πτερυγοειδούς, ενός μυός στη γνάθο και του κροταφικού μυός, ο οποίος βρίσκεται στην πλευρά του κεφαλιού. Στην ενδοχρονική φώσα (ένας χώρος που βρίσκεται πίσω από το ζυγωματικό οστό), η αρτηρία χωρίζεται σε πολλά κλαδιά. Το ενδοχρονικό βόθριο, εκτός από τη βαθιά κροταφική αρτηρία, περιέχει τον μυ του κροταφικού μυελού, τον αυχενικό σκελετό νεύρο, τα βαθιά χρονικά νεύρα και την επιφανειακή αρτηρία.
Στο fossa, η οπίσθια βαθιά χρονική αρτηρία κινείται στον κροταφικό μυ, μαζί με το βαθύ κροταφικό νεύρο. Η αρτηρία τροφοδοτεί αίμα στο πλακώδες τμήμα του κροταφικού οστού (που βρίσκεται στην κορυφή εάν το κροταφικό οστό) και το περικράνιο (το εξωτερικό κάλυμμα του κρανίου), καθώς και στον κροταφικό μυ. Συνδέεται με τις μεσαίες και επιφανειακές χρονικές αρτηρίες και την πρόσθια βαθιά χρονική αρτηρία.
