La veine thoracique interne se forme à partir des venae commitantes qui entourent l'artère thoracique interne lors de son passage dans le thorax. À peu près au niveau du troisième cartilage costal, les veines comminatoires fusionnent en un seul vaisseau de chaque côté, qui passe au-dessus et en dessous de l'artère.
Chaque veine thoracique interne se draine dans sa veine brachiocéphalique respective.
La veine thoracique interne de chaque côté a des affluents :
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