정중신경의 시작은 팔신경얼기의 가쪽다발(lateral cord) 종말가지인 '정중신경의 가쪽뿌리(C6, C7)'와 안쪽다발(medial cord) 종말가지인 '정중신경의 안쪽뿌리(C8, T1)'가 합쳐진 것이다. 위팔에서 정중신경과 자신경(ulnar n.)은 가지를 내지 않은 채로 주행한다. 정중신경은 위팔동맥(brachial a.)의 가쪽에서 주행하다가 팔오금에 다다를 때쯤 위팔동맥의 앞쪽으로 나와 가쪽에서 안쪽으로 위팔동맥을 가로지르고, 안쪽에 놓여서 위팔근(brachialis m.)에 닿는다. 위팔근에 닿은 후에는 팔오금(cubital fossa) 깊은 곳에 놓인다.
정중신경이 가장 중요하게 다루어지는 곳은 아래팔의 앞칸이다. 팔오금을 떠날 때 이 근육은 원엎침근(pronator teres m.)의 두 갈래 사이로 지나가서 밑쪽으로 향한다. 위팔에서 가지를 거의 내지 않는 정중신경은 이때 많은 근육가지들과 관절가지를 낸다. 일어나는 가지들에 대해서는 따로 서술한다. 그 후 손목에 다다르기 직전에, 얕은손가락굽힘근(flexor digitorum superficialis m.) 힘줄과 노쪽손목굽힘근(flexor carpi radialis m.)의 힘줄 사이와 긴손바닥근(palmaris longus m.) 힘줄 깊은쪽을 지나간다.
손목에 도달한 정중신경은 자동맥(ulnar a.)과 함께 아래팔 앞칸에서 내려온 굽힘근들의 힘줄들, 굽힘근지지띠, 손목터널(carpal tunnel)을 차례로 지나서 손으로 들어간다. 이후 정중신경의 겉쪽에는 손바닥널힘줄(palmar aponeurosis)과 얕은손바닥동맥활(superficial palmar arch)이 오게 된다. 이때 정중신경이 안쪽개와 가쪽가지로 나뉘게 된다. 이후의 가지들에 대해서는 밑의 '가지' 문단 참조.
위팔에서는 위팔동맥으로 가는 신경가지를 내기는 하지만, 매우 작은 가지이기 때문에 사실상 모든 가지가 아래팔에서부터 나온다고 봐도 무방할 정도이다. 다만, 팔꿉관절 근처에서 팔꿉관절로의 관절가지(articular branch)와 원엎침근(pronator teres m.)으로의 근육가지(muscular branch)가 일어나기는 한다.
아래팔에서의 가지
앞뼈사이신경(anterior interosseous n.) - 긴엄지굽힘근(flexor pollicis longus m.), 깊은손가락굽힘근(flexor digitorum profundus m.)의 가쪽 부분, 네모엎침근(pronator quadratus m.) 등에 근육가지를 내며, 자동맥 가지인 앞뼈사이동맥(anterior interosseus a.)과 함께 깊은손가락굽힘근과 긴엄지굽힘근 사이를 주행하여 손목관절이나 손목뼈사이관절들에도 관절가지를 낸다.
손바닥가지(palmar cutaneous branch) - 굽힘근지지띠(flexor retinaculum)에 도달하기 직전에 나오는 가지. 손바닥에서 새끼손가락 쪽의 피부에서 감각신경으로 작용한다.
정중신경의 손에서의 가지
손에서의 가지 - 굽힘근지지띠를 지난 이후 안쪽가지(medial branch)와 가쪽가지(lateral branch)가 내는 가지들이다.
정중신경 되돌이가지(recurrent branch of median n.) - 굽힘근지지띠를 지난 직후에 갈라져 나와서 몸쪽으로 되돌아오는 가지로, 엄지두덩근육인 짧은엄지벌림근(abductor pollicis brevis m.), 짧은엄지굽힘근(flexor pollicis brevis m.)의 얕은쪽, 그리고 엄지맞섬근(opponens pollicis m.)을 지배한다.
고유바닥쪽손가락신경(proper palmar digital n.)으로 나뉜 후, 다시 각 손가락으로 가는 온바닥쪽손가락신경(common palamar digital nn.) 3개가 나온다. 온바닥쪽손가락신경에서 가쪽(=엄지손가락 쪽)의 벌레근(lumbricals m.) 2개[2]를 지배하는 근육가지가 나온다.
위에서 이미 본 것처럼 아래팔 앞칸 근육들과 엄지두덩근육, 벌레근 등의 근육들에 주로 분포한다.
손의 피부에서는 위 그림의 MN이라고 쓰인 부분에서 감각신경섬유들을 낸다. 구체적으로는 첫째~셋째 손가락 전부와 넷째 손가락의 가쪽 절반 부분에 해당하는 손바닥 피부 전체를 지배하며, 손등면 피부에서는 그보다 지배하는 부분이 적어 해당 손가락들의 먼쪽 절반 정도 피부만 지배한다.