فرع كبير وهام، ينشأ من الجانب الوحشي للشريان الفخذي على بعد حوالي 4 سم أسفل الرباط الأولي، ويستمر إلى الإنسي خلف الأوعية الفخذية، ثم يدخل المسكن اللفافي الإنسي للفخذ ماراً خلف المقربة الطويلة. ينتهي الشريان الفخذي العميق ليصبح الشريان الثاقب الرابع.يتفرع منه؛ الشريان المنعطف الفخذي الإنسي، والشريان المنعطف الفخذي الوحشي، والشرايين الثاقبة الأربعة.