La veine intercostale supérieure gauche draine la partie postéro-latérale des deuxième, troisième et parfois quatrième espaces intercostaux gauches. Les affluents de chaque espace intercostal se rejoignent près de la surface latérale du troisième corps vertébral avant de passer en avant dans le médiastin. Il passe en antérolatéral de la crosse de l'aorte, entre les nerfs phrénique et vague gauches. Enfin, elle fusionne avec la surface inférieure de la section médiane de la veine brachiocéphalique gauche.
Occasionnellement, la veine peut suivre un parcours différent, par exemple en fusionnant avec la veine hémiazygote accessoire.
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