脑膜中动脉在分叉（紫色圆圈）之前向后发出岩支（1），向前发出海绵窦支（6）。
岩支（1）发出鼓室上动脉(2), 进入中耳后，跟颈内动脉岩段发出的颈鼓动脉（3）吻合，跟咽升动脉（24）发出的鼓室下动脉(4)吻合，以及跟枕动脉（26）发出的鼓室后动脉（茎乳动脉）(5)吻合。
岩支对面的海绵窦支(6)跟海绵窦下外侧干(ILT)(7)吻合,后者可通过眼动脉脑膜深返动脉 (8)连接眼动脉(9)。
海绵窦下外侧干（7），脑膜中动脉和眼动脉（9）也可以通过小脑幕缘动脉(10)互相连接, 小脑幕缘动脉（10）的起源有变异，常规发自脑膜垂体干（13），但也可以通过眼动脉脑膜浅返支（12）起自泪腺动脉(11)。
在翼点处脑膜中动脉分叉，其额部分支(14)向前内发出内侧分支(15)，该分支可在颅内分叉形成外侧的脑膜泪腺动脉(16)和内侧的蝶窦动脉(17)。这两支均可到达泪腺动脉（11），脑膜泪腺动脉（16）与泪腺动脉（11）的吻合点可能远于蝶窦动脉（17）与泪腺动脉（11）的吻合点。在经脑膜中动脉入路行栓塞手术的过程中，必须警惕脑膜中动脉与眼动脉（9）或海绵窦下外侧干（7）的吻合，因为栓塞物颗粒有可能通过这些危险吻合进入眼动脉（9）或颈内动脉造成误栓。
脑膜中动脉额支（14）到达凸面，随冠状缝到中线与眼动脉筛前动脉发出的镰前动脉(18)吻合，以及跟对侧脑膜中动脉分支(19)跨中线吻合。脑膜中动脉后支(20)分为岩鳞支(21)和顶枕支(22)。岩鳞支（21）与咽升动脉(24)的颈静脉支(23)和枕动脉(26)的乳突支(25)形成吻合。顶枕支（22）在临界区跟椎动脉(28)发出的脑膜后动脉(27)吻合。
图2 脑膜中动脉分支的吻合
左侧表格描述了脑膜中动脉主要分支的起源、供应区和可能的吻合，中括号里面的数字或符号跟右侧解剖图里各动脉分支旁边的标识相对应。
岩支（1）于棘孔处发出，供应三叉神经节和神经、中颅窝底后内侧硬膜、小脑幕内侧半、岩上窦，可能与咽升动脉（24）、脑膜垂体干发出的小脑幕动脉（13）吻合。由于岩支供应三叉神经节，所以在经岩支注射二甲基亚砜或Onyx胶时，很有可能诱发三叉心反射（TCR）导致血压和心率骤降，可提前静脉给予阿托品预防。
鼓室上动脉（2）发自岩支（1），供应岩浅大神经、膝状神经节、鼓室上部，与鼓室下动脉（4）、颈鼓动脉（3）、鼓室前动脉（三角）和茎乳动脉（5）吻合。由于鼓室上动脉供应膝状神经节，所以经岩支入路注射Onyx胶，术后有发生周围性面瘫的风险。
海绵窦支（6）起自岩支对面，供应海绵窦外侧壁，与脑膜副动脉、海绵窦下外侧干（7）、眼动脉（9）的脑膜深返动脉（8）和脑膜浅返动脉（12）形成危险吻合。
前部或额支（14）起自翼点，供应额部和顶前凸面、上矢状窦、前颅窝和中颅窝外侧部的硬膜，跟眼动脉（9）发出的筛前和晒后动脉，以及对侧脑膜中动脉跨中线支形成吻合（19）。
镰支（星号）起自脑膜中动脉额支（14）或后支（22），供应大脑镰，与眼动脉（9）发出的镰前动脉（18）、大脑前动脉和脑膜后动脉（27）形成吻合。
内侧分支或蝶骨支（15）起自脑膜中动脉额支（14），供应蝶骨小翼、眶上裂和眶周外侧硬膜，与眼动脉（9）发出的泪腺动脉（11）和海绵窦下外侧干（7）形成吻合。
岩鳞支（21）起自脑膜中动脉后支（20），供应中颅窝底后外侧硬膜、小脑幕外侧半、岩上窦、横乙窦和后颅窝上部硬膜，与咽升动脉（24）的颈静脉球支（23）、脑膜垂体干（13）发出的小脑幕缘动脉（10）以及枕动脉（26）的乳突支（25）形成吻合。
顶枕支（22）起自脑膜中动脉后支（20），供应颞鱗部、顶枕凸面和上矢状窦的硬膜，跟椎动脉（28）发出的脑膜后动脉（27）在顶枕凸面形成吻合。
