系肱动脉的分支之一。于大圆肌的下缘处发自肱动脉，在肱三头肌内、外侧头之间，向下行于桡神经沟内，分支营养喙肱肌、肱三头肌。由肱深动脉发出桡侧副动脉，到肘关节参与构成肘关节网。该动脉营养其分布区域的组织。此区域如有外伤、骨折、手术时应注意此动脉。

肱深动脉为肱动脉分支，在大圆肌的稍下方起自肱动脉后内侧，与桡神经伴行，经桡神经沟绕行至肱骨下端的外侧，延续为桡侧副动脉，沿途发出许多小肌支，分布于三角肌、肱三头肌和肱骨；在桡神经沟内发出中副动脉参加肘关节网的构成。在大圆肌下缘的稍下方起于肱动脉后内壁，与桡神经一起经肱三头肌内侧头和外侧头之间转入臂后区的桡神经沟中。肱骨中部骨折时，易损伤肱深动脉和桡神经。肱深动脉绕至臂后区分出一升支，与旋肱后动脉的降支吻合，本干与桡神经伴行，向下分两终末支，即桡侧副动脉和中副动脉。桡侧副动脉随桡神经走在肘外侧沟内，中副动脉从臂后部下降，与桡神经的分支伴行，进入肘内侧沟内。这两条血管都参与组成肘关节网。

肱动脉变异较多见，根据国内资料，其主要变异有：①肱动脉经正中神经前方成为浅肱动脉。②臂部存在两条动脉干，肱动脉和浅肱动脉，二者分别下续于尺动脉和桡动脉。③肱动脉在肱骨中点即分成尺、桡动脉。④独立起始的肱深动脉约占47.88%，余者与旋肱后动脉或尺侧上副动脉共干。