Die A. poplitea geht am Hiatus adductorius aus der A. femoralis hervor. Sie steht im oberen Drittel in engem Kontakt zum Femur (cave distale Femurfraktur), im mittleren Drittel liegt sie auf der Kniegelenkkapsel und im unteren Drittel überbrückt sie den M. popliteus .
Unterhalb des M. popliteus teilt sie sich in die A. tibialis posterior bzw. den Truncus tibiofibularis und die A. tibialis anterior.
Die A. poplitea gibt folgende Äste ab:

• A. genus superior medialis und A. genus superior lateralis: die mediale Arterie biegt unmittelbar unter der Sehne des M. adductor magnus und die laterale unter der Sehne des M. biceps femoris nach vorne; beide beteiligen sich am Rete articulare genus
• A. genus media: zieht zur Hinterseite des Kniegelenkes, durchsetzt die Hinterwand der Kniegelenkkapsel und versorgt die Kreuzbänder
• A. genus inferior medialis und A. genus inferior lateralis: entspringen am Oberrand des M. popliteus und verlaufen nach vorne; beide beteiligen sich am Rete articulare genus
• Aa. surales: ziehen zu den Gastroknemiusköpfen