Sarežģīta artēriju sistēma apgādā smadzenes ar skābekli, kas tām nepieciešams, lai tās funkcionētu. Iekšējie karotīdi un mugurkaula artērijas ir galvenie smadzeņu asinsvadi, kas piegādā smadzenes ar asinīm. Šīs artērijas veido apli, kas pazīstams kā Vilisa aplis, kas nosaukts Tomasa Vilisa, britu ārsta, kurš to atklāja, vārdā. Vilisa aplis atrodas smadzeņu pamatnē, kur tam pievienojas citi smadzeņu asinsvadi. Šī arteriālā sistēma ir veidota tā, ka, ja vienā artērijā ir aizsprostojums, asins plūsmu var novirzīt uz citām artērijām.
Iekšējās miega artērijas nodrošina asinis smadzeņu priekšpusē. Kreisais iekšējais karotīds nodrošina asinis smadzeņu kreisajai daļai, bet labais iekšējais karotīds nodrošina asinis labajā pusē. Kad katra iekšējā miega artērija nonāk galvaskausā, tā sadalās trīs zaros, kas savienojas ar smadzeņu priekšējo artēriju, vidējo smadzeņu artēriju un aizmugurējo komunikāciju artēriju.
Priekšējā smadzeņu artērija nodrošina asinis pieres daivas. Priekšējās daivas ir smadzeņu daļas, kas kontrolē personību, loģisko domāšanu un brīvprātīgas kustības. Vidējā smadzeņu artērija piegādā asinis smadzeņu frontālās, parietālās un temporālās daivas daļām. Šī asinsvadu teritorija ir saistīta ar plaukstas, rokas, rīkles un sejas sensoro un motorisko darbību, un tā ietekmē runu.
Aizmugurējā komunikāciju artērija piegādā asinis temporālajai un pakauša daivai. Temporālā daiva kontrolē atmiņu, valodu un dzirdes apstrādi. Pakauša daiva kontrolē redzi un ir atbildīga par tādiem uzdevumiem kā motora uztvere, telpiskā apstrāde un krāsu diskriminācija.
Skriemeļu artērijas savienojas ar bazilārajām artērijām. Šie smadzeņu asinsvadi piegādā asinis smadzeņu stumbram, smadzeņu aizmugurējai daļai un daļai smadzenīšu. Smadzeņu stumbrs koordinē kustības ķermeņa kreisajā un labajā pusē. Smadzenes ir saistītas ar spriedumu, uztveri, lēmumu pieņemšanu, domāšanu un iztēli, un smadzenītes kontrolē līdzsvaru un kustību.
Smadzenēm ir nepieciešama pastāvīga asins plūsma, lai audi būtu veseli un atbalstītu nervu darbību. Ir aprēķināts, ka smadzenes izmanto aptuveni 25 procentus no ķermeņa skābekļa un gandrīz 20 procentus no asinīm. Atšķirībā no citiem ķermeņa audiem smadzenes nevar uzglabāt degvielu, tāpēc tām ir nepieciešama nepārtraukta glikozes piegāde, ko var nodrošināt pastāvīga asinsrite. Smadzeņu asinsvadi cirkulē asinis visā smadzenēs, lai nodrošinātu, ka visi to nervi un šūnas saņem nepieciešamās uzturvielas.