Шейный отдел симпатического ствола  залегает впереди поперечных отростков шейных позвонков на поверхности длинной мышцы головы и длинной мышцы шеи, медиально от передних бугорков позвонков и позади сосудисто-нервного пучка шеи, будучи заключен в предпозвоночной пластинке фасции шеи. Выше деления сонной артерии симпатический ствол располагается позади внутренней сонной артерии.

На своем пути шейный отдел симпатического ствола перекрещивается с нижней щитовидной артерией и с подключичной артерией, образуя вокруг последней путем раздвоения хорошо выраженную подключичную петлю, ansa subclavia.

В шейном отделе симпатического ствола насчитывается три шейных узла, которые образовались в результате слияния восьми сегментарных симпатических узлов. Это верхний, средний и нижний шейные узлы, ganglia cervicalia superius, medium et inferius, причем последний, как правило, сливается с первым грудным узлом, образуя шейно-грудной (звездчатый) узел, ganglion cervicothoracicum (stellatum).

Иногда встречаются промежуточные узлы, и общее число шейных узлов симпатического ствола может достигать пяти-шести.