Од максиларне артерије, задња дубока темпорална артерија путује према горе, пролазећи између спољног птеригоидног мишића, мишића вилице и темпоралног мишића, који се налази на боку главе. У инфратемпоралној јами (простор који лежи иза јагодичне кости), артерија се одваја у бројне гране. Инфратемпорална јама, поред дубоке сљепоочне артерије, садржи темпорални мишић, аурикулотемпорални нерв, дубоке сљепоочне живце и површинску артерију.
У фоси, задња дубока темпорална артерија се помера у темпорални мишић, заједно са дубоким темпоралним нервом. Артерија снабдева крв сквамозним делом темпоралне кости (која се налази на врху ако је темпорална кост) и перикранијумом (спољни покривач лобање), као и сљепоочни мишић. Спаја се са средњом и површном темпоралном артеријом и предњом дубоком темпоралном артеријом.
