肠系膜下动脉inferior mesenteric artery在平第3腰椎高度起自腹主动脉前壁，在腹后壁腹膜深面行向左下方，在左髂窝从髂总动、静脉前方越过，经左输尿管内侧入于乙状结肠系膜，末端下降移行为直肠上脉，沿途发出左结肠动脉和乙状结肠动脉。

1.左结肠动脉

左结肠动脉left colic artery为肠系膜下动脉最上方的分支，在腹后壁腹膜深面左行，从前方跨过左睾丸（或卵巢）血管，左输尿管和左腰大肌，至降结肠的右缘附近分为升、降支。升支在左肾前面行向左上方，至结肠左曲与中结肠动脉左支吻合；降支与乙状结肠动脉的升支吻合。

2.乙状结肠动脉

乙状结肠动脉sigmoid arteries常为2-3支，发出后入乙状结肠系膜，至乙状结肠附近，每条动脉分为升、降二支，互相吻合成动脉弓。最上一支的升支与左结肠动脉的降支吻合，最下一支的降支与直肠上动脉多无吻合。分支布于降结肠下部及乙状结肠。

3.直肠上动脉

直肠上动脉superior rectal artery为肠系膜下动脉的末支，在乙状结肠系膜内下行，经髂总动脉前方入盆腔，在第三骶椎高度直肠后方分为左、右两支，沿直肠两则下行，分布于直肠上部。在直肠壁内与髂内脉的分支直肠下动脉吻合。