La arteria espinal anterior surge bilateralmente como dos pequeñas ramas cerca de la terminación de las arterias vertebrales. Uno de estos vasos es generalmente más grande que el otro, pero en ocasiones son aproximadamente iguales en tamaño. Descendiendo por delante de la médula oblonga, se unen a nivel del foramen magnum. El tronco único desciende en la parte delantera de la médula espinal, extendiéndose hasta la parte más baja de la médula espinal. Se continúa como una ramita delgada en el filum terminale.
En su curso, la arteria toma varias ramas pequeñas (p.ej. arterias medulares segmentarias anteriores), que ingresan al canal vertebral a través de los forámenes intervertebrales. Estas ramas se derivan de la arteria vertebral, la arteria cervical ascendente, una rama de la arteria tiroidea inferior en el cuello, las arterias intercostales en el tórax, y de la arteria lumbar, la arteria iliolumbar y las arterias sacras laterales en el abdomen y la pelvis.
El vaso se coloca en la piamadre a lo largo de la fisura mediana anterior. Suministra esa membrana,y la sustancia de la médula espinal, también enviando ramas en su parte inferior para ser distribuidas a la cola de caballo.