Elle traverse le creux poplité de l’angle supérieur à l’angle inférieur et s’enfonce sous les muscles gastrocnémiens et passe sous l’arcade tendineuse du muscle soléaire. A ce niveau le nerf tibial, dénommé jusque-là nerf sciatique poplité interne, prend le nom de nerf tibial postérieur. Au-dessus de l’arcade du muscle soléaire, le nerf tibial fournit des rameaux musculaires pour le muscle gastrocnémien (chefs latéral et médial), le muscle soléaire, le muscle plantaire, le muscle poplité ; cette dernière branche musculaire fournit un rameau à l’articulation tibio-fibulaire proximale, quelques filets vasculaires et se termine en nerf interosseux postérieur  de la jambe qui innerve le muscle tibial postérieur. Il donne un rameau articulaire postérieur du genou et le nerf sural. Au-dessous de l’arcade du muscle soléaire le nerf tibial (ou nerf tibial postérieur) descend dans la loge postérieure de la jambe entre le plan musculaire profond et le muscle triceps sural dont il se dégage à la partie distale de la jambe pour devenir sous-aponévrotique, en dedans du tendon calcanéen. Il fournit dans ce trajet des rameaux musculaires pour le muscle tibial postérieur, le muscle long fléchisseur des orteils et le muscle long fléchisseur de l’hallux, ainsi qu’un rameau articulaire pour la face médiale de l’articulation talo-crurale et des rameaux calcanéens médiaux, sensitifs. Au cou de pied, dans le sillon malléolaire, sous le rétinaculum des muscles fléchisseurs des orteils où il chemine  avec les éléments vasculaires, il se divise en ses deux branches terminales : le nerf plantaire médial et le nerf plantaire latéral.