A artéria pulmonar esquerda origina-se na divisão do tronco pulmonar anterior ao brônquio principal esquerdo. Por cerca de 1 cm, ela é envolvida pelo pericárdio ao passar superolateralmente. Curva-se em torno do brônquio principal esquerdo dentro da raiz do pulmão para se situar na sua face superior no hilo. No hilo, onde é a estrutura mais superior, dá origem ao seu primeiro ramo que passa para o lobo superior esquerdo.
Passando inferolateralmente e posteriormente ao brônquio do lobo superior, a artéria pulmonar esquerda emite um ramo "lobar" para a língula. Em seguida, corre verticalmente para baixo, posterior a outros ramos da árvore brônquica, para formar os brônquios lobares e depois os brônquios segmentares do lobo inferior esquerdo. As divisões sucessivas dos ramos acabam por produzir capilares nas paredes dos alvéolos.
O ligamento arterioso está ligado à superfície superior da artéria pulmonar esquerda, logo distal ao seu ponto de origem. A prega pericárdica da veia cava esquerda vestigial passa da margem inferior da artéria pulmonar esquerda; ela passa para a veia pulmonar esquerda superior.
A artéria pulmonar esquerda é mais curta e de menor diâmetro do que a artéria do lado direito.
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