體循環中供給腦組織血液的另一極為重要的局部血管系統。腦的血液來自頸內動脈和椎動脈。左右兩側的椎動脈在腦橋腹部匯合成基底動脈，后者又與兩側的頸內動脈聯通，形成大腦動脈環，再由此分支，分別供應腦的各部。腦的靜脈先匯入位于硬膜間的靜脈竇，再匯入兩側的頸內靜脈，然后經上腔靜脈回到右心房。腦的靜脈不與動脈相伴行。腦的血液供應很豐富，腦血流量約占心輸出量的13～16％。每百克腦組織的血流量為每分鐘50～60毫升。由于腦位于顱腔內，使腦循環具有以下特點：（1）顱腔的容積相當固定，由腦、血管和腦脊液所充盈，故三者之和也相當固定。如果腦水腫或腦脊液容量增加，會導致顱內壓升高，當顱內壓超過30毫米汞柱（1毫米汞柱=0.133千帕），將明顯增加腦血流阻力，從而減少腦血流量。另一方面，腦血管不能大幅度舒張，當腦的動脈舒張時，腦的靜脈就相應收縮，使靜脈血快速流出。（2）由于腦血管不能大幅度地舒張和收縮，故腦總血流量主要取決于動脈血壓的高低。當動脈血壓升高時，腦血流量增多；反之則減少。所以，動脈血壓的相對恒定，對維持腦的正常血液供應，具有重要意義。（3）正常人腦血流量比較恒定，平均約為750毫升/分鐘。不同機能狀態下的腦總血流量變化幅度不大，僅增減30～50％。腦各部位的血流量與其機能活動有關，活動強的腦區，其血流量較其他腦區增多。腦血管主要受體液因素的局部調節，如缺氧、二氧化碳增多或pH值降低等，使腦血管擴張，血流量增多，其中以二氧化碳的作用最明顯。腦血管受交感神經和副交感神經支配，但作用均不明顯。