肠系膜上动脉具有胰十二指肠下动脉、中结肠动脉、右结肠动脉、回结肠动脉以及空、回肠动脉等主要分支，主要为小肠和右半结肠供血，其病变会导致相应区域血供障碍。肠系膜上动脉在第一腰椎高度从腹主动脉前壁发出，主干呈向左稍凸的弓状。
一、胰十二指肠下动脉：向右上行走并分成前、后两支，分别与胰十二指肠上前动脉和上后动脉相吻合。
二、中结肠动脉：从肠系膜动脉发出后进入横结肠系膜，向右前行进，分为左、右两支。右支在结肠肝曲处与右结肠动脉升支吻合，左支与左结肠动脉升支吻合。
三、右结肠动脉：自肠系膜上动脉发出后向右行进，靠近升结肠处分出升、降两支。升支与中结肠动脉右支吻合，降支与回结肠动脉上支吻合。
四、回结肠动脉：是肠系膜上动脉凹侧最下的一支，向右下行走并分为上、下两支。上支与右结肠动脉降支吻合，下支与肠系膜上动脉末端形成吻合弓。
五、空、回肠动脉：可有十余条分支，在肠系膜内分成升、降两支，逐步吻合形成吻合弓，最后一级动脉弓发出的细微小动脉进入小肠壁。
总之，肠系膜上动脉的这些分支对于小肠和右半结肠的正常血液供应起着关键作用。