No augšžokļa artērijas aizmugurējā dziļā laika artērija virzās uz augšu, izejot starp ārējo pterigoīdu muskuļu, žokļa muskuli un temporālo muskuļu, kas atrodas galvas pusē. Infratemporālajā fossa (telpā, kas atrodas aiz vaigu kaula) artērija atdalās daudzos zaros. Infratemporālā dobumā papildus dziļajai temporālajai artērijai ir temporalis muskulis, auriculotemporal nervs, dziļie temporālie nervi un virspusējā artērija.
Fosnā aizmugurējā dziļā laika artērija pārvietojas laika muskuļos kopā ar dziļu temporālo nervu. Artērija piegādā asinis temporālā kaula plakanajai daļai (atrodas augšpusē, ja temporālais kauls) un perikranijam (galvaskausa ārējais apvalks), kā arī temporālajam muskuļam. Tas savienojas ar vidējām un virspusējām laika artērijām un priekšējo dziļo laika artēriju.