头臂静脉又称无名静脉，左、右各一支，各由该侧颈内静脉和锁骨下静脉，在胸锁关节后方汇合而成。左、右头臂静脉分别经左颈总动脉和头臂干的前外侧进入胸腔，头臂静脉内没有静脉瓣膜，左头臂静脉斜向右下越过胸骨柄上半后面，在右侧第一胸肋关节后方与右头臂静脉汇合成为上腔静脉。
左头臂静脉主要接受甲状腺下静脉、胸腺静脉、上肋间静脉等注入，儿童的左头臂静脉或成人的颈部，向后高度仰伸时，左头臂静脉的上缘可超出颈静脉切迹，突至颈部，故进行气管切开手术时应注意这一变化。右头臂静脉沿胸骨右缘径直下降，在右侧第一胸内结合处下缘后方与左头臂静脉汇合，右头臂静脉右侧有右纵隔胸膜和右膈神经，膈神经起初区静脉后方迅速转至其右侧，右头臂静脉左后方与头臂干、右锁骨下动脉、迷走神经以及气管相靠近。