Gałęzie right|300px|thumb|Przebieg gałęzi głębokiej tętnicy poprzecznej szyi (na rycinie opisana pod nazwą Dorsal scapular artery – tętnica grzbietowa łopatki).levator scap. – przyczep mięśnia dźwigacza łopatkirhomb. min – przyczep mięśnia równoległobocznego mniejszegorhomboid major – przyczep mięśnia równoległobocznego większego Tętnica poprzeczna szyi rozgałęzia się na gałąź powierzchowną () i gałąź głęboką ().
Gałąź powierzchowna podąża ku górze. Wnika w przedni brzeg mięśnia czworobocznego, rozgałęzia się w nim i w głębiej znajdujących się mięśniach karku oraz oplata pobliskie węzły chłonne. Gałąź powierzchowna zespala się z gałęzią zstępującą tętnicy potylicznej współtworząc sieć karkową ().
Gałąź głęboka bywa często podwójna, wówczas jedna z nich jest przyśrodkowa, a druga boczna. Pojedyncza gałąź głęboka podąża do boku, do dołu i nieco ku tyłowi. Biegnie pod mięśniem dźwigaczem łopatki do jej górnego kąta, następnie zstępuje do przodu od mięśni równoległobocznych (jedno z odgałęzień tętnicy dzieli mięśnie równoległoboczne na mięsień większy i mniejszy), wzdłuż brzegu przyśrodkowego łopatki do jej kąta dolnego. Na tym odcinku przyśrodkowo do gałęzi tętniczej biegnie nerw grzbietowy łopatki.