Iz maksilarne arterije, stražnja duboka sljepoočna arterija putuje prema gore, prolazeći između vanjskog pterigoidnog mišića, mišića u čeljusti i sljepoočnog mišića, koji je sa strane glave. U infratemporalnoj jami (prostor koji leži iza jagodične kosti), arterija se odvaja u brojne grane. Infratemporalna jama, osim duboke sljepoočne arterije, sadrži sljepoočni mišić, aurikulotemporalni živac, duboke sljepoočne živce i površinsku arteriju.
U jami se stražnja duboka sljepoočna arterija pomiče u sljepoočni mišić, zajedno s dubokim sljepoočnim živcem. Arterija opskrbljuje krv skvamoznim dijelom sljepoočne kosti (smještenom na vrhu ako je sljepoočna kost) i perikranijem (vanjski pokrov lubanje), kao i sljepoočni mišić. Spaja se sa srednjom i površinskom sljepoočnom arterijom i prednjom dubokom sljepoočnom arterijom.
