La arteria cerebral anterior irriga las porciones mediales de los lóbulos frontal y parietal y el cuerpo calloso. La arteria cerebral media irriga grandes porciones de las superficies laterales de los lóbulos frontal, parietal y temporal. Las ramas de estos vasos (arterias lenticuloestriadas) irrigan los ganglios basales y el brazo anterior de la cápsula interna.
Las arterias vertebral y basilar irrigan el tronco encefálico, el cerebelo, la corteza cerebral posterior y el lóbulo temporal medial. Las arterias cerebrales posteriores se bifurcan a partir de la arteria basilar para irrigar los lóbulos temporal medial (incluido el hipocampo) y occipital, el tálamo y los cuerpos mamilar y geniculado.
La circulación anterior y la posterior se comunican entre sí en el polígono de Willis a través de la arteria comunicante posterior.