Keeruline arterite süsteem varustab aju funktsioneerimiseks vajaliku hapnikuga. Sisemised unearterid ja selgroogarterid on peamised aju veresooned, mis varustavad aju verega. Need arterid moodustavad ringi, mida tuntakse Willise ringina ja mis on nime saanud selle avastanud Briti arsti Thomas Willise järgi. Willise ring asub aju põhjas, kus sellega liituvad teised aju veresooned. See arterite süsteem on konstrueeritud nii, et kui ühes arteris on ummistus, saab verevoolu suunata teistesse arteritesse.
Sisemised unearterid varustavad verega aju esiosa. Vasakpoolne sisemine unearteri annab verd aju vasakpoolsesse ossa ja parempoolne sisemine unearteri verd paremasse ossa. Kui iga sisemine unearter siseneb koljusse, jaguneb see kolmeks haruks, mis ühenduvad eesmise ajuarteri, keskmise ajuarteri ja tagumise sidearteriga.
Eesmine ajuarter annab verd otsmikusagaratele. Frontaalsagarad on aju osad, mis kontrollivad isiksust, loogilist mõtlemist ja vabatahtlikku liikumist. Keskmine ajuarter varustab verega aju eesmise, parietaalse ja oimusagara osi. See vaskulaarne territoorium on seotud käe, käe, kõri ja näo sensoorse ja motoorse tegevusega ning see mõjutab kõnet.
Tagumine sidearter varustab verega oimu- ja kuklasagaraid. Temporaalsagara kontrollib mälu, keelt ja kuulmistöötlust. Kuklasagaras kontrollib nägemist ja vastutab selliste ülesannete eest nagu motoorne taju, ruumiline töötlemine ja värvide eristamine.
Lülisamba arterid ühenduvad basilaararteritega. Need ajusooned varustavad verega ajutüve, aju tagaosa ja väikeaju osa. Ajutüvi koordineerib liigutusi keha vasakul ja paremal küljel. Aju on seotud otsustusvõime, taju, otsuste tegemise, mõtlemise ja kujutlusvõimega ning väikeaju kontrollib tasakaalu ja liikumist.
Aju vajab pidevat verevoolu, et hoida oma kudesid tervena ja toetada närvide funktsiooni. Arvatakse, et aju kasutab ligikaudu 25 protsenti kehas olevast hapnikust ja peaaegu 20 protsenti verest. Erinevalt teistest kehakudedest ei suuda aju kütust säilitada, mistõttu vajab see pidevat glükoosivarustust, mida pidev vereringe suudab pakkuda. Aju veresooned ringlevad verd kogu ajus, et kõik selle närvid ja rakud saaksid vajalikke toitaineid.