Di dalam badan terdapat dua arteri temporal yang dalam. Arteri ini disebut arteri temporal dalam posterior dan anterior. Arteri temporal dalam anterior dan pasangannya terletak di antara pericranium (selaput yang menutup permukaan luar tengkorak) dan otot temporal, yang kipas melintasi setiap sisi kepala.
Dua arteri temporal dalam menghubungkan dengan arteri temporal tengah, dan bersama-sama ini membekalkan otot dengan darah. Arteri temporal dalam anterior mempunyai cabang-cabang kecil yang melalui tulang zygomatic (pipi), berkomunikasi dengan arteri lakrimal. Arteri ini juga melalui sayap sphenoid yang besar, tulang di dasar tengkorak.
Arteri temporal dalam anterior adalah cabang dari arteri maksila. Ia mungkin terpisah dari arteri lain, seperti arteri temporal dalam posterior, atau digabungkan, membentuk batang dari arteri maksila. Arteri temporal tengah akan sentiasa terpisah; namun arteri temporal dalam anterior dan pasangan posteriornya boleh bergabung dengan bekalan darah arteri lain di kepala.
