От максиларната артерия задната дълбока темпорална артерия пътува нагоре, преминавайки между външния криловиден мускул, мускул в челюстта и темпоралния мускул, който е отстрани на главата. В инфратемпоралната ямка (пространство, което лежи зад скулата), артерията се отделя на множество клонове. Инфратемпоралната ямка, в допълнение към дълбоката темпорална артерия, съдържа темпоралния мускул, аурикулотемпоралния нерв, дълбоките темпорални нерви и повърхностната артерия.
Във фоса, задната дълбока темпорална артерия се премества в темпоралния мускул, заедно с дълбокия темпорален нерв. Артерията доставя кръв на сквамозната част на темпоралната кост (разположена отгоре, ако темпоралната кост) и перикрания (външната обвивка на черепа), както и темпоралния мускул. Той се свързва със средната и повърхностната темпорални артерии и предната дълбока темпорална артерия.
