ในร่างกายมีหลอดเลือดแดงขมับลึกสองเส้น หลอดเลือดแดงเหล่านี้เรียกว่าหลอดเลือดแดงส่วนหลังและส่วนหน้า หลอดเลือดแดงส่วนหน้าส่วนลึกและคู่ของมันตั้งอยู่ระหว่างเยื่อหุ้มปอด (เยื่อหุ้มที่ปิดผิวด้านนอกของกะโหลกศีรษะ) กับกล้ามเนื้อขมับซึ่งพัดออกไปทั่วทั้งด้านของศีรษะ
หลอดเลือดแดงขมับลึกสองเส้นเชื่อมต่อกับหลอดเลือดแดงขมับตรงกลางและส่งเลือดไปเลี้ยงกล้ามเนื้อเหล่านี้ด้วยกัน หลอดเลือดแดงส่วนหน้าส่วนลึกมีกิ่งก้านเล็ก ๆ ที่ผ่านกระดูกโหนกแก้ม (แก้ม) สื่อสารกับหลอดเลือดแดง หลอดเลือดแดงนี้ยังไหลผ่านปีกใหญ่ของสฟินอยด์ซึ่งเป็นกระดูกที่ฐานของกะโหลกศีรษะ
หลอดเลือดแดงส่วนหน้าส่วนลึกเป็นแขนงหนึ่งของหลอดเลือดแดงขากรรไกรล่าง อาจแยกออกจากหลอดเลือดแดงอื่น ๆ เช่นหลอดเลือดแดงส่วนหลังส่วนลึกหรือรวมกันเป็นลำตัวจากหลอดเลือดแดงขากรรไกรล่าง หลอดเลือดแดงขมับตรงกลางจะแยกจากกันเสมอ อย่างไรก็ตามหลอดเลือดแดงส่วนหน้าส่วนลึกและส่วนหลังของมันอาจรวมกับการให้เลือดของหลอดเลือดแดงอื่น ๆ ในศีรษะ
