Die A. femoralis ist die Fortsetzung der A. iliaca externa (< A. iliaca communis).

Sie zieht durch die Lacuna vasorum, lateral von der V. femoralis, wo sie unmittelbar auf der Eminentia iliopectinea bzw. dem Pecten osiis pubis liegt (Pulsstelle).
Anschliessend verläuft sie in der Regio subinguinalis (Trig. femoris mediale) in der Rinne zwischen M. iliopsoas und M. pectineus und zieht dann in der Regio femoris anterior zwischen den Adduktoren und dem M. vastus medialis nach distal, bedeckt vom M. sartorius (Leitmuskel). Dabei schiebt sie sich immer mehr vor die V. femoralis.

Im distalen Drittel des Oberschenkels treten A. femoralis (hinten) und V. femoralis (vorne) in den Canalis adductorius ein, wodurch die Gefässe auf die dorsale Seite des Beines gelangen.
Am Hiatus adductorius geht die A. femoralis in die A. poplitea über.