Die Arteria spinalis anterior entsteht bilateral als zwei kleine Äste nahe dem Ende der Wirbelarterien. Eines dieser Gefäße ist normalerweise größer als das andere, aber gelegentlich sind sie ungefähr gleich groß. Sie steigen vor der Medulla oblongata ab und vereinigen sich auf Höhe des Foramen magnum. Der einzelne Stamm steigt in der Vorderseite der Medulla spinalis ab und erstreckt sich bis zum untersten Teil der Medulla spinalis. Es wird als schlanker Zweig auf dem Filum terminale fortgesetzt.
In ihrem Verlauf nimmt die Arterie mehrere kleine Äste (d.h. anteriore segmentale Markarterien), die durch die Foramina intervertebralis in den Wirbelkanal gelangen. Diese Äste leiten sich von der A. vertebralis, der A. cervicalis ascendens, einem Ast der A. thyroid inferior im Nacken, den A. intercostalis im Thorax und von der A. lumbalis, der A. iliolumbalis und den A. sacralis lateralis im Abdomen und Becken ab.
Das Gefäß wird in der Pia mater entlang der vorderen medianen Fissur platziert. Es versorgt diese Membran und die Substanz der Medulla spinalis und sendet auch Äste an ihrem unteren Teil aus, um sie an die Cauda equina zu verteilen.