膈神经的行程起自第3-5颈神经前支,前方邻接胸锁乳突肌、颈内静脉和肩胛上动脉等,左前方毗邻胸导管弓。

膈神经的循行起点在第3-5神经前支,沿着前斜角肌前面下降,在锁骨下动、静脉之间经胸廓上口入胸腔,随后在肺根前方、纵隔胸膜与心包之间向下运行,最终到达膈肌。
膈神经位于前斜角肌前面,椎前筋膜深面,其前方有胸锁乳突肌、肩胛舌骨肌中间腱、颈内静脉、颈横动脉和肩上动脉,左侧前方还邻接胸导管弓,内侧有颈升动脉上行。
膈神经在颈根部经胸膜顶的前内侧、迷走神经的外侧,穿锁骨下动、静脉之间进入胸腔,其运动纤维支配膈肌,感觉纤维则分布于胸膜、心包、膈下面的部分腹膜。在右膈神经的感觉纤维中,尚有一些特殊的感觉纤维分布于肝脏、胆囊和肝外胆道的浆膜。