Pasokan darah ke otak sangat kaya dan terutama berasal dari arteri karotis dan sistem arteri basilar vertebra di kedua sisi. Sistem arteri karotis memasok darah ke 3/5 pertama belahan otak terutama melalui arteri karotis internal, arteri serebral tengah dan arteri serebral anterior. Sistem vertebrobasilar menyuplai darah ke 2/5 posterior belahan otak, separuh posterior serebrum, batang otak dan otak kecil terutama melalui arteri vertebralis di kedua sisi, arteri basilar, arteri serebelar superior, arteri serebelar inferior anterior dan posterior inferior dan arteri serebelar posterior. Dua arteri serebral anterior berkomunikasi satu sama lain oleh arteri penghubung anterior, dan arteri serebral tengah dan arteri serebral posterior berkomunikasi satu sama lain oleh arteri penghubung posterior, membentuk cincin arteri di dasar otak. Anastomosis arteri cincin ini di otak sangat penting untuk pengaturan dan keseimbangan suplai darah antara dua sistem suplai darah utama arteri karotis dan arteri basilar vertebralis, terutama suplai darah ke kedua belahan otak dan pembentukan sirkulasi kolateral dalam kondisi patologis. Karena arteri karotis interna, arteri basilar vertebra dan cincin arteri basilar yang terdiri dari batang dan cabang-cabangnya terletak di sisi ventral otak, maka arteri yang memasok otak adalah luka dari sisi ventral otak ke sisi dorsal. Mereka disebut arteri penetrasi dalam. Meskipun ada anastomosis struktural antara cabang-cabang pusat, mereka sering tidak berfungsi sebagai sirkulasi kolateral karena penutupan fungsional, dan karena itu dianggap sebagai arteri terminal fungsional. Bila cabang-cabang arteri halus ini tersumbat, pelunakan infark akan segera terjadi di daerah distribusinya. Cabang-cabang kortikal membentuk jaringan anastomosis vaskular yang luas saat memasuki meninges lunak, dan kemudian mengirim cabang-cabang arteri kecil yang masuk ke otak secara vertikal dan didistribusikan di korteks serebral dan materi putih. Karena anastomosis antara cabang-cabang kortikal sangat luas dan fungsinya berkembang dengan cepat, ketika arteri kecil tersumbat, darah cabang-cabang tetangganya dapat mengimbangi sampai batas tertentu, sehingga ruang lingkup kerusakan neurologis fokal lebih kecil daripada area suplai arteri yang rusak.