Do oczu tętnicy odgałęzia się od głównej grupy naczyń krwionośnych w głowie i szyjce znanej jako tętnic szyjnych.
Tętnica okulistyczna składa się również z wielu mniejszych odgałęzień. Jego początek znajduje się zwykle tuż nad zatoką. W niektórych przypadkach tętnica oczna rozgałęzia się od tętnicy szyjnej wewnętrznej tuż poniżej zatoki.
Droga tętnicy przebiega przez kanał wzrokowy, wzdłuż nerwu wzrokowego, w kierunku środkowej części oka. Pierwsza gałąź tętnicy to tętnica środkowa siatkówki, która przechodzi przez nerw wzrokowy i zapewnia przepływ krwi do wewnętrznych warstw siatkówki, części wrażliwej na światło tkanki, która wyściela wnętrze tylnej części oka. Gałąź łzowa zaopatruje powieki i spojówkę, błonę pokrywającą powieki i białą część gałki ocznej.
Tętnica oczna wytwarza również naczynia, które kierują przepływ krwi do niektórych mięśni oka. Dwa przedłużenia tętnic obejmują zakończenie tętnicy ocznej i zapewniają dopływ krwi do czoła i nosa.
Tętnica oczna składa się z 14 głównych przedłużeń. Niedrożność tętnicy ocznej może prowadzić do stanu chorobowego zwanego zespołem niedokrwienia oka, w którym pacjent do pewnego stopnia traci wzrok. Choroba wieńcowa może ułatwić jej wystąpienie.