Znajdująca się w tylnej części kończyny dolnej tętnica piszczelowa tylna zaczyna się za kolanem i schodzi w dół nogi w kierunku tylnej części stopy. Jest to gałąź tętnicy podkolanowej, która dzieli się na tętnice podeszwowe przyśrodkowe i boczne w stopie oraz tworzy gałąź tuż pod kolanem, zwaną tętnicą strzałkową lub strzałkową. Tętnice odprowadzają bogatą w tlen krew z dala od serca, więc kierunek przepływu krwi w tętnicy piszczelowej tylnej jest skierowany w dół. Naczynie to jest obsługiwane przez żyłę piszczelową tylną, która leży wewnątrz tętnicy i transportuje krew z powrotem w górę nogi.
Jako gałąź tętnicy podkolanowej, tętnica piszczelowa tylna otrzymuje krew z tego większego naczynia, podobnie jak jej druga gałąź, tętnica piszczelowa przednia, która zaopatruje przód podudzia. Tętnica podkolanowa dzieli się na te dwa naczynia na wysokości najniższego brzegu podkolanowego, mięśnia przecinającego tył kolana. W niewielkiej odległości poniżej tego punktu, w górnej części łydki, tętnica tylna wydziela swoją własną gałąź, tętnicę strzałkową, która kieruje się na zewnątrz tylnej nogi za kość strzałkową.
Stąd tylna tętnica piszczelowa schodzi z kończyny za kość piszczelową, stopniowo zakrzywiając się w kierunku wnętrza kostki. Przecina staw za kostką przyśrodkową kości piszczelowej, wybrzuszoną część dna kości widoczną wzdłuż wewnętrznej strony kostki. Naczynie leży między kostką a ścięgnem Achillesa. W rzeczywistości można tu wyczuć puls z tętnicy. Wraz ze ścięgnami mięśnia piszczelowego tylnego, zginaczy długich palców i zginaczy długich palucha, a także z żyłą piszczelową tylną i nerwem piszczelowym, tętnica jest wiązana za kostką przez troczki zginaczy, poziome pasmo więzadła.
Po przejściu za kostkę tętnica piszczelowa tylna dzieli się na dwie mniejsze tętnice powierzchni podeszwowej lub spodniej części stopy: tętnicę podeszwową przyśrodkową i boczną. Dzieje się to pod kością piętową lub piętową, przy czym przyśrodkowa tętnica podeszwowa jest skierowana w stronę dużego palca, a boczna tętnica podeszwowa zaopatruje cztery mniejsze palce. Tak jak tylna tętnica piszczelowa dostarcza gęstą krew z tlenem i składnikami odżywczymi do mięśni i tkanek tylnej dolnej części nogi, tak tętnice podeszwowe zaopatrują tętnice podeszwy stopy.