Обе задние спинальные артерии соединяются между собой и с передней спинальной артерией горизонтальными артериальными стволами, идущими по поверхности спинного мозга и образующими вокруг него сосудистое кольцо — vasa corona. Перпендикулярно от этого кольца отходят многочисленные артериальные стволики, входящие в спинной мозг и питающие преимущественно краевые участки белого вещества. Внутри спинного мозга между сосудами соседних сегментов, а также между сосудами правой и левой сторон существуют обильные анастомозы. Однако, несмотря на это, закупорка центральных артерий ведет к некрозам питаемой ими области, так как эти анастомозы обычно функционально неполноценны. В системе артериального кровоснабжения спинного мозга существуют значительные индивидуальные различия.
Спинной мозг имеет сильно развитую венозную систему. Вены, дренирующие передние отделы спинного мозга и задние его отделы, имеют «водораздел» примерно там же, где и артерии. Главные венозные каналы, принимающие кровь вен из вещества спинного мозга, идут в продольном направлении, аналогично артериальным стволам, причем задние спинальные вены крупнее передних. Но венозная система спинного мозга существенно отличается от артериальной. Широкопетлистая перимедуллярная венозная сеть вверху соединяется с венами основания черепа, так что образуется непрерывный венозный тракт. Кроме того, вены спинного мозга через корешковые вены имеют связь с венозными сплетениями позвоночника, а через них — с
венами полостей тела. Наличие клапанов в месте прохождения вен через твердую мозговую оболочку препятствует возможному ретроградному кровотоку из вен позвоночника в направлении спинальных вен. Особенности ангиоархитектоники спинного мозга имеют важное значение для развития ишемических спинальных инсультов.