Nervul petrozal mare se extinde de la al șaptelea nerv cranian facial în apropierea urechii medii. La rândul său, intră și în nervii care merg la glanda lacrimală, care produce lacrimi pentru ochi, precum și membranele mucoase din nas și palatul dur. Acestea se răspândesc din ganglionul pterigopalatin, una dintre cele patru structuri nervoase mari din cap și gât. Acest ganglion controlează, de asemenea, fluxul de sânge prin cavitatea nazală pentru a ajuta la reglarea încălzirii și răcirii în nas. Trecând printr-un spațiu osos numit fosa craniană medie, nervul petroz mare trece prin artera carotidă și face parte dintr-un nerv identificat anatomic drept canalul pterigoidian.
Diverse funcții sunt reglementate de nervul petrozal mare, inclusiv salivația. Nervul controlează în mod obișnuit glandele mucoase de deasupra gurii, iar deteriorarea acestuia poate face ca aceste glande să nu mai producă mucoasă și salivă. Cu toate acestea, nu poate controla glandele salivare din maxilar și gât. Prin urmare, lezarea nervului petrosal mare nu afectează de obicei producția de mucoasă de sub limbă și alte glande din apropiere.
Acest nerv afectează și producția de lacrimi. Deteriorarea poate afecta lubrifierea ochilor. Uneori, semnalele nervoase pot fi modificate astfel încât foamea poate declanșa lacrimile să curgă în loc de stimularea glandelor salivare. Funcția nervului poate fi afectată și de infecțiile urechii medii, dar întreruperea activității, în general, nu închide complet nervul. Se desparte de nervul facial înainte de cavitatea urechii medii, dar este suficient de aproape pentru a fi afectat dacă infecțiile sunt suficient de severe.
Într-un spațiu numit meatul auditiv, nervul petrozal mai mare trece ca o ramură de la al șaptelea nerv facial. Acest nerv controlează mușchii faciali, mai multe glande din cap și gustul din spatele limbii. De asemenea, se leagă de componentele senzoriale din timpanul urechii și alte părți ale urechii. Nervul petrozal mai mare trece, de asemenea, printr-o zonă numită canal pterigoidian împreună cu nervul petroz profund până ajunge la ganglionul pterigopalatin. Aici diferite ramuri duc la zone precum nasul și gura.
La celălalt capăt, nervul facial călătorește spre trunchiul cerebral, care este destinația unor fibre nervoase gustative. Nervul petrosal mare este legătura generală dintre mai multe funcții faciale non-motorii, dar semnificative ale creierului. De asemenea, face parte din rețeaua complexă de nervi care trec prin diferite cavități ale craniului și ale altor oase faciale.