外側上膝動脈は、腓腹筋の外側頭の上縁を通り、外側広筋に分布した後、膝関節動脈網に至ります。
膝の動脈には、大腿動脈、膝窩動脈、下行膝動脈、および外側上膝動脈が含まれます。大腿動脈は大腿部への血液供給を担当し、膝窩部に進んで膝窩動脈となります。下行膝動脈は、大腿動脈が膝窩部に入る直前で分岐します。外側上膝動脈は膝関節動脈網に接続します。これら全ての動脈は、膝関節動脈網を形成し、膝関節への血液供給を果たします。
日本人のからだ（村上 弦 2000）によると
後脛骨反回動脈は、主に前脛骨動脈（70.6％、Adachi, 1928 b; 92.3％、矢野, 1959 b; 73.0％、金子ら, 1983）、後脛骨動脈（5.9％、Adachi, 1928 b; 9.9％、金子ら, 1983）、または膝窩動脈（23.5％、Adachi, 1928 b; 8.6％、金子ら, 1983）から分岐します。合計が100％に満たない部分は、後脛骨反回動脈の欠損と考えられます（金子ら, 1983）。さらに、前脛骨反回動脈は、ほとんどの場合（97.5％、矢野, 1959 a; 98.3％、金子ら, 1983）、下腿骨間膜を貫通直後に前脛骨動脈から分岐しますが、稀に更に遠位から分岐することもあります（金子ら, 1983）。
膝関節に分布する動脈の中で、内側上膝動脈、内側下膝動脈、外側下膝動脈は、それぞれ通常膝窩動脈から単独で分岐します。しかし、中膝動脈と外側上膝動脈は、およそ半数が共同幹を形成します（森田・加藤, 1973）。矢野（1959 a）によると、内側下膝動脈と外側下膝動脈の共同幹形成は7.5％で、両動脈は同径（47.5％）または内側が太い（15.0％）。吉村（1958）によると、内側上膝動脈は79.5％で膝窩動脈から単独で発生し、10.3％で外側上膝動脈と共同幹を形成します。中膝動脈と外側上膝動脈の共同幹形成は43.6％で見られます。また、中膝動脈は上中膝動脈と下中膝動脈に分けることがあります。
伏在動脈は、ヒトでは退化的で、下行膝動脈伏在枝がその遺残と考えられています。稀に伏在神経に沿って内果付近まで下行し、伏在動脈として報告されることがあります。この場合、足背動脈と吻合することがあります。伏在動脈の半数は坐骨動脈（稀ではありますが、重要な変異）に合併します。