頸內動脈(internal carotid artery)從頸總動脈剛分出后，居于頸外動脈的外側，隨后即斜向上后，居于頸外動脈之內面。頸內動脈在頸部不分支，自甲狀軟骨上緣向上至下頜頸后緣間之連線，即頸內動脈的體表面投影。頸內動脈進入頸動脈孔以后，在顳骨巖部頸動脈管內前行，然后轉向上進入顱中窩。
頸內動脈從下而上，其淺面有舌下神經、枕動脈、二腹肌后腹和頸外動脈跨過。頸內、外動脈之間有莖突舌骨韌帶、莖突咽肌、舌咽神經和迷走神經的咽支穿過。頸內動脈之內側有咽上縮肌、扁桃體窩。從口咽部看，頸內動脈離翼突下端的后方約3cm，因此用咬骨鉗咬除翼突不會損傷頸內動脈。頸內動脈位于咽后壁和咽側壁交界處之后外部，離扁桃體之距離約1.5cm。
在上部，重要毗鄰關系有：在頸內動脈和位于其后方的頭長肌之間有上交感節和迷走神經。頸內靜脈從其外或后方向通過。在這個水平面副神經和舌下神經通常走行在動脈和靜脈之間，第1頸椎的橫突恰好位于它后方。