L'aorta toracica si suddivide in 3 segmenti:
- Aorta ascendente (pars ascendens aortae)
- Arco aortico (arcus aortae)
- Aorta discendente (pars descendens aortae)
1. L'aorta ascendente dà origine alle due arterie coronarie (aa. coronariae dextra et sinistra), che irrorano il cuore.
2. Dall'arco aortico originano, da un breve tronco comune (truncus brachiocephalicus), l'a. carotis communis dextra e l'a. subclavia dextra. Seguono poi come rami l'a. carotis communis sinistra e l'a. subclavia sinistra. In circa il 10 % dei casi dall'arco aortico o dal truncus brachiocephalicus origina un'a. thyroidea ima diretta alla tiroide. Esistono alcune ulteriori varianti anatomiche, ad es. a. lusoria o truncus bovinus.
3. L'aorta discendente emette rami parietali verso la gabbia toracica e rami viscerali verso i visceri:
a) Rami parietali:
- Aa. intercostales posteriores, 9 arterie dirette agli spazi intercostali (le prime due originano dal truncus costocervicalis). Dopo aver emesso un r. dorsalis con rami muscolari e cutanei (r. cutaneus medialis e lateralis) verso il dorso e con un r. spinalis per il canale midollare, decorrono tra la vena e il nervo intercostale ("VAN") lungo il margine inferiore della costa, tra i muscoli intercostali, nel sulcus costae. In corrispondenza dell'angolo costale il r. collateralis discende verso il margine superiore della costa immediatamente sottostante. Dopo aver emesso i rr. cutanei laterales con i rr. mammarii laterales, le arterie intercostali si anastomizzano con i rr. intercostales anteriores dell'a. thoracica interna.
- A. subcostalis: l'ultima delle arterie intercostali si trova al di sotto della 12ª costa.
- A. phrenica superior: piccoli rami diretti alla pars lumbalis del diaframma.
Di solito una delle aa. radiculares medullares è dominante, la cosiddetta arteria di Adamkiewicz (per lo più a livello di Th 11-12).
b) Rami viscerali:
- Rr. bronchiales diretti ai bronchi: il vaso destro origina frequentemente dall'a. intercostalis III.
- Rr. oesophageales: 3–6 rami diretti all'esofago
- Rr. mediastinales: piccoli rami diretti ai linfonodi del mediastino posteriore e al pericardio (rr. pericardiaci)