In der dorsalen Ansicht der Halswirbelsäule sieht man die obersten Abschnitte der Pars transversaria der A. vertebralis.

Oberhalb des 2. Halswirbels beginnt die Pars atlantica der A. vertebralis. Die Arterie macht einen grossen s-förmigen Bogen. Sie zieht zuerst nach lateral, tritt durch das Foramen transversarium des Atlas und verläuft dann nach medial oberhalb des Arcus posterior atlantis im Sulcus arteriae vertebralis. Zwischen der A. vertebralis und dem Atlas zieht der 1. zervikalen Spinalnerv nach lateral. Anschliessend durchbohrt die Pars atlantica der A. vertebralis die Membrana atlantoocipitalis und die Dura mater.

Die Pars intracranialis der A. vertebralis steigt im Subarachnoidalraum auf und gelangt durch das Foramen occipitale magnum in die Schädelhöhle. Sie wird dorsal von der Radix spinalis des N. accessorius (N. XI) und vom N. hypoglossus (N. XII) überkreuzt.
Die A. vertebralis gibt die A. inferior posterior cerebelli ab bevor sie auf die Hirnbasis gelangt.