Костный сегмент канала локализуется на уровне рёберно-поперечных отростков позвонков. В нём канал формируют по периметру: спереди — рёберный отросток, медиально — тело позвонка, сзади — дужка позвонка и поперечный отросток, латерально — костное кольцо замыкается перекладиной, соединяющей рёберный и поперечный отростки.

Костно-мышечный сегмент располагается в промежутках между рёберно-поперечными отростками позвонков на уровне межпозвонковых дисков. Здесь канал образуют по периметру: спереди — фасциальная пластинка с прилежащими к ней пучками длинной мышцы шеи, медиально — боковая поверхность тела позвонка, сзади — суставные отростки, латерально — межпоперечные мышцы.

В этом сегменте канал в отличие от замкнутого и костном сегменте сообщается в заднемедиальном направ1снии с позвоночным канатом через межнозвонковое отверстие, а в латеральном — с межмышечными пространствами шеи через щели для спинномозговых нервов. После прохождения через эти отверстия артерия идёт в горизонтальной плоскости назад, огибает заднюю часть атланта, делает здесь дугообразный изгиб выпуклостью кзади, направляется вперёд и кверху и, прободая заднюю атлантоокципитальную мембрану, направляется к большому затылочному отверстию.

Интракраниально у каудального края Варолиева моста обе позвоночные артерии сливаются, образуя основную артерию.

По протяжению, в позвоночной артерии, различают четыре части: предпозвоночную; поперечно-отростковую шейную; атлантовую; внутричерепную.