위팔동맥(brachial artery)은 위팔의 주요 동맥 중 하나로, 겨드랑동맥(axillary a.)이 큰원근(teres major m.) 뒤쪽을 통과하여 나온 동맥이다. 개정 이전 용어는 상완동맥(上腕動脈)이다. 위팔동맥은 위팔의 다양한 근육들에 근육가지들을 내어서 혈액을 공급하는 중요한 역할을 한다.
겨드랑동맥의 셋째부분은 작은가슴근(pectoralis minor m.)과 큰원근 사이의 부분으로, 이 셋째부분을 지난 겨드랑동맥을 '위팔동맥'이라고 부른다. 즉 위팔동맥의 시작지점은 큰원근의 아래쪽 모서리이다. 이 동맥은 팔신경얼기(brachial plexus) 가쪽다발과 안쪽다발 종말가지가 합쳐진 정중신경(median n.)과 함께 위팔뼈의 안쪽을 따라 주행한다. 그렇게 안쪽을 주행하던 위팔동맥은 팔꿈치의 앞쪽면인 팔오금(cubital fossa)에 이르러서는 정중앙쪽으로 오고, 노동맥(radial a.)과 자동맥(ulnar a.)의 두 종말가지들을 낸다. 참고로 같이 주행하던 정중신경은 팔오금에서는 위팔동맥 안쪽에 위치한다. 같이 주행하는 정맥은 위팔정맥(brachial v.)이며, 이 정맥은 팔의 깊은정맥이라고도 불린다.
종말가지인 노동맥과 자동맥을 제외하고 위팔동맥이 주행 중간에 내는 가지들은 (위에서부터 아래의 순서로) 다음과 같다.
깊은위팔동맥(deep brachial a.) - 위팔동맥이 내는 가지들 중에 가장 크며, 위팔동맥이 거의 시작하자마자 안쪽으로 분지하여 노신경(radial n.)과 함께 주행한다.
위팔뼈영양동맥(humeral nutrient a.) - 위팔의 중간에서 분지되어 위팔뼈(humerus)에 혈액을 공급하기 위해 위팔뼈 몸통의 영양관(nutrient canal)으로 들어간다.
위자쪽곁동맥(superior ulnar collateral a.) - 위팔의 중간에서 분지되어 자신경(ulnar n.)과 함께 주행한다. 이 동맥은 밑의 아래자쪽곁동맥, 그리고 자동맥의 가지인 뒤자쪽되돌이동맥(posterior ulnar recurrent a.)과 연결되어 팔꿉 주변의 동맥연결을 이룬다.
아래자쪽곁동맥(inferior ulnar collateral a.) - 팔꿉 바로 위쪽에서 뒤늦게 분지된 후, 앞가지와 뒤가지로 나뉘어서 동맥연결 형성에 기여한다.