Ditemukan di bagian belakang ekstremitas bawah, arteri tibialis posterior dimulai di belakang lutut dan menuruni kaki menuju bagian belakang kaki. Ini adalah cabang dari arteri poplitea dan itu sendiri terbagi menjadi arteri plantar medial dan lateral di kaki serta membentuk cabang tepat di bawah lutut yang disebut arteri fibular atau peroneal. Arteri membawa darah yang kaya oksigen dari jantung, sehingga arah aliran darah di arteri tibialis posterior adalah ke bawah. Pembuluh ini diikuti oleh vena tibialis posterior, yang terletak di bagian dalam arteri dan membawa darah kembali ke kaki.
Sebagai cabang dari arteri poplitea, arteri tibialis posterior menerima darah dari pembuluh yang lebih besar ini, seperti halnya cabang lainnya, arteri tibialis anterior, yang mensuplai bagian depan tungkai bawah. Arteri poplitea terbagi menjadi dua pembuluh ini pada ketinggian tepi paling bawah popliteus, otot yang melintasi bagian belakang lutut. Tidak jauh di bawah titik ini di dekat bagian atas betis, arteri posterior mengeluarkan cabangnya sendiri, arteri peroneal, yang bersudut ke arah luar kaki posterior di belakang tulang fibula.
Dari sini, arteri tibialis posterior menuruni ekstremitas di belakang tulang tibia, secara bertahap melengkung ke arah bagian dalam pergelangan kaki. Ini melintasi sendi di belakang malleolus medial tibia, bagian menonjol dari bagian bawah tulang yang terlihat di sepanjang bagian dalam pergelangan kaki. Pembuluh darah terletak di antara malleolus dan tendon Achilles. Bahkan, denyut nadi dari arteri bisa dirasakan di sini. Bersama dengan tendon otot tibialis posterior, fleksor digitorum longus, dan otot fleksor hallucis longus, serta vena tibialis posterior dan saraf tibialis, arteri ini diikat di belakang pergelangan kaki oleh fleksor retinaculum, pita ligamen horizontal.
Setelah melewati belakang pergelangan kaki, arteri tibialis posterior terbagi menjadi dua arteri yang lebih kecil dari permukaan plantar atau bagian bawah kaki: arteri plantar medial dan lateral. Ini terjadi di bawah tulang kalkaneus atau tumit, dengan arteri plantar medial mengarah ke jempol kaki dan arteri plantar lateral mensuplai empat jari kaki yang lebih kecil. Sama seperti arteri tibialis posterior membawa darah padat oksigen dan nutrisi ke otot dan jaringan tungkai bawah posterior, arteri plantar memasok darah ke telapak kaki.