Chi trên được cấp máu chính bởi hệ động mạch bắt đầu từ động mạch dưới đòn. Ở bên phải, động mạch dưới đòn xuất phát từ thân cánh tay đầu; bên trái thì xuất phát trực tiếp từ cung động mạch chủ. Khi đi qua bờ ngoài xương sườn I, động mạch dưới đòn đổi tên thành động mạch nách, chạy qua hố nách và chia thành ba đoạn dựa vào cơ ngực bé. Tới bờ dưới cơ ngực lớn, nó tiếp tục đổi tên thành động mạch cánh tay và đi dọc mặt trước cánh tay. Tại hõm khuỷu, động mạch cánh tay chia làm hai nhánh cuối là động mạch quay và động mạch trụ. Động mạch quay chạy ở phía ngoài cẳng tay, thường được dùng để bắt mạch, và góp phần tạo cung gan tay sâu. Động mạch trụ chạy phía trong, kết hợp với động mạch quay tạo nên cung gan tay nông. Từ hai cung này phát ra các nhánh đến các ngón tay, bao gồm các động mạch ngón tay riêng và chung. Về hệ tĩnh mạch, chi trên có hai hệ song song: tĩnh mạch sâu và tĩnh mạch nông. Tĩnh mạch sâu đi kèm các động mạch tương ứng, gồm tĩnh mạch quay và trụ hợp lại thành tĩnh mạch cánh tay, sau đó đổ vào tĩnh mạch nách rồi tiếp tục thành tĩnh mạch dưới đòn. Trong khi đó, tĩnh mạch nông nằm ngay dưới da, không đi kèm động mạch, gồm tĩnh mạch đầu (ở phía ngoài cánh tay) và tĩnh mạch nền (ở phía trong). Hai tĩnh mạch này nối với nhau ở khuỷu tay qua tĩnh mạch giữa khuỷu – vị trí phổ biến để lấy máu hoặc đặt đường truyền. Trong thực hành lâm sàng, mạch máu chi trên có nhiều ứng dụng: bắt mạch quay để đánh giá tuần hoàn, đo huyết áp ở động mạch cánh tay, hoặc tạo cầu nối động–tĩnh mạch giữa động mạch quay và tĩnh mạch đầu (AVF) để lọc máu ở bệnh nhân suy thận. Tổn thương mạch máu, đặc biệt động mạch cánh tay trong gãy xương, có thể đe dọa đến tính mạng và chức năng của chi. Do đó, hiểu rõ giải phẫu mạch máu chi trên là rất quan trọng trong y học.