L'artère poplitée s'étend de l'anneau du troisième adducteur, où elle fait suite à la fémorale, à l'anneau du soléaire où elle se bifurque en ses branches terminales, la tibiale antérieure et le tronc tibio-péronier.

Sa longueur, d'ailleurs variable suivant les sujets, est en moyenne de 19 cm. (Cruv.); son diamètre moyen est de 7 mm. (Luschka).

Flexueuse lorsque la jambe est fléchie sur la cuisse, elle devient rectiligne pendant l'extension. Elle descend d'abord un peu obliquement en bas, et en dedans, puis verticalement, suivant le grand axe du losange poplité. Toutefois, l'artère ne répond pas exactement à cette diagonale, mais est située un peu en dedans d'elle. De plus, soulevée dans sa partie moyenne par ce qu'on appelle encore le ligament postérieur de l'articulation du genou, elle décrit une légère courbe à concavité antérieure.