Od maksilarne arterije potuje zadnja globoka temporalna arterija navzgor, ki poteka med zunanjo krilo mišico, mišico v čeljusti in časovno mišico, ki je na strani glave. V infratemporalni jami (prostor, ki leži za ličnico) se arterija loči na številne veje. Infratemporalna jama poleg globoke temporalne arterije vsebuje še temporalno mišico, avrikulotemporalni živec, globoke temporalne živce in površinsko arterijo.
V jami se zadnja globoka temporalna arterija premakne v časovno mišico skupaj z globokim temporalnim živcem. Arterija oskrbuje s krvjo skvamozni del temporalne kosti (ki se nahaja na vrhu, če je temporalna kost) in perikranij (zunanji pokrov lobanje) ter časovno mišico. Povezuje se s srednjo in površinsko časovno arterijo ter sprednjo globoko temporalno arterijo.
