Die A. cerebri anterior versorgt die medialen Teile des Frontal- und Parietallappens und das Corpus callosum. Die mittlere Hirnarterie versorgt große Teile der Seitenflächen des Frontal-, Parietal- und Temporallappens. Äste der A. cerebri anterior und der A. cerebri media (lentikulostriäre Arterien) versorgen die Basalganglien und den vorderen Schenkel der Capsula interna.
Die Aa. vertebralis und basilaris versorgen den Hirnstamm, das Kleinhirn, die hintere Großhirnrinde und den medialen Temporallappen. Die Aa. cerebri posteriores entstehen durch Gabelung der A. basilaris und versorgen den medialen Temporallappen (inkl. Hippokampus), den Okzipitallappen, den Thalamus, die Corpora mamillaria und die Corpora geniculata.
Das vordere Versorgungsgebiet und das hintere Versorgungsgebiet kommunizieren im Circulus arteriosus Willisii über die A. communicans posterior.