Zapleten sistem arterij oskrbuje možgane s kisikom, ki ga potrebujejo za delovanje. Notranje karotide in vretenčne arterije so glavne možganske žile, ki oskrbujejo možgane s krvjo. Te arterije tvorijo krog, znan kot Willisov krog, ki je poimenovan po Thomasu Willisu, britanskem zdravniku, ki ga je odkril. Willisov krog se nahaja na dnu možganov, kjer se mu pridružijo druge možganske žile. Ta arterijski sistem je zasnovan tako, da se lahko, če pride do blokade v eni arteriji, pretok krvi preusmeri v druge arterije.
Notranje karotidne arterije zagotavljajo kri v sprednji del možganov. Leva notranja karotida zagotavlja kri v levi del možganov, desna notranja karotida pa kri v desni del. Ko vsaka notranja karotidna arterija vstopi v lobanjo, se razdeli na tri veje, ki se povezujejo s sprednjo možgansko arterijo, srednjo možgansko arterijo in zadnjo komunikacijsko arterijo.
Sprednja možganska arterija dovaja kri v čelne režnje. Čelni režnji so deli možganov, ki nadzorujejo osebnost, logično razmišljanje in prostovoljno gibanje. Srednja možganska arterija oskrbuje s krvjo dele čelnega, parietalnega in temporalnega režnja možganov. To žilno območje je povezano s senzoričnimi in motoričnimi aktivnostmi rok, rok, grla in obraza ter vpliva na govor.
Zadnja komunikacijska arterija oskrbuje s krvjo temporalni in okcipitalni reženj. Temporalni reženj nadzoruje spomin, jezik in slušno obdelavo. Okcipitalni reženj nadzoruje vid in je odgovoren za naloge, kot so motorično zaznavanje, prostorska obdelava in barvna diskriminacija.
Vertebralne arterije se povezujejo z bazilarnimi arterijami. Te možganske žile oskrbujejo s krvjo možgansko deblo, zadnji del velikih možganov in del malih možganov. Možgansko deblo usklajuje gibe na levi in desni strani telesa. Veliki možgani so povezani s presojo, zaznavanjem, odločanjem, razmišljanjem in domišljijo, mali možgani pa nadzorujejo ravnotežje in gibanje.
Možgani potrebujejo stalen pretok krvi, da ohranjajo svoja tkiva zdrava in podpirajo delovanje živcev. Ocenjujejo, da možgani porabijo približno 25 odstotkov kisika v telesu in skoraj 20 odstotkov krvi. Za razliko od drugih telesnih tkiv možgani ne morejo shraniti goriva, zato potrebujejo neprekinjeno oskrbo z glukozo, ki jo zagotavlja nenehen krvni obtok. Žile možganov krožijo po možganih, da zagotovijo, da vsi njegovi živci in celice prejmejo hranila, ki jih potrebujejo.