Gałęzie tylne; gałęzie grzbietowe

Część tylna pierwszego nerwu szyjnego (C1), czyli nerw podpotyliczny, jest większa niż część przednia i wychodzi powyżej łuku tylnego atlasu oraz poniżej tętnicy kręgowej. Wnika do trójkąta podpotylicznego i unerwia mięśnie ograniczające ten trójkąt, a mianowicie mięsień prosty głowy tylny większy oraz mięśnie skośne górny i dolny; oddaje również gałęzie do mięśnia prostego głowy tylnego mniejszego oraz do mięśnia półkolcowego głowy. Nitka odchodząca od gałęzi do mięśnia skośnego dolnego łączy się z częścią tylną drugiego nerwu szyjnego.

Nerw ten niekiedy oddaje gałąź skórną, która towarzyszy tętnicy potylicznej do skóry głowy i łączy się z nerwem potylicznym większym oraz nerwem potylicznym mniejszym.

Część tylna drugiego nerwu szyjnego (C2) jest znacznie większa niż część przednia i stanowi największą spośród wszystkich tylnych części nerwów szyjnych. Wychodzi między łukiem tylnym atlasu a płytką kręgu obrotowego, poniżej mięśnia skośnego dolnego. Oddaje gałązkę do tego mięśnia, przyjmuje łączącą nitkę z części tylnej pierwszego nerwu szyjnego, a następnie dzieli się na dużą gałąź przyśrodkową i małą gałąź boczną.

Gałąź przyśrodkowa (ramus medialis; gałąź wewnętrzna), zwana ze względu na swój rozmiar i obszar unerwienia nerwem potylicznym większym (n. occipitalis major), wstępuje skośnie między mięśniem skośnym dolnym a mięśniem półkolcowym głowy, przebija ten ostatni mięsień oraz mięsień czworoboczny w pobliżu ich przyczepów do kości potylicznej. Następnie łączy się z nitką z gałęzi przyśrodkowej części tylnej trzeciego nerwu szyjnego i wstępując po tylnej powierzchni głowy wraz z tętnicą potyliczną, dzieli się na gałęzie, które łączą się z nerwem potylicznym mniejszym i zaopatrują skórę głowy aż do wierzchołka czaszki. Oddaje gałęzie mięśniowe do mięśnia półkolcowego głowy, a niekiedy gałązkę do tylnej powierzchni małżowiny usznej. Gałąź boczna (ramus lateralis; gałąź zewnętrzna) oddaje nitki do mięśnia płatowego, mięśnia długiego głowy oraz mięśnia półkolcowego głowy i często łączy się z odpowiednią gałęzią trzeciego nerwu szyjnego.

Część tylna trzeciego nerwu szyjnego (C3) jest pośrednia pod względem wielkości między częściami tylnymi drugiego i czwartego nerwu szyjnego. Jej gałąź przyśrodkowa przebiega między mięśniem półkolcowym głowy a mięśniem półkolcowym szyi, przebija mięsień płatowy i mięsień czworoboczny, a następnie kończy się w skórze. Przebiegając pod mięśniem czworobocznym, oddaje gałąź zwaną nerwem potylicznym trzecim, który przebija mięsień czworoboczny i kończy się w skórze dolnej części tylnej okolicy głowy. Nerw ten leży przyśrodkowo względem nerwu potylicznego większego i łączy się z nim. Gałąź boczna często łączy się z gałęzią boczną drugiego nerwu szyjnego.

Część tylna nerwu podpotylicznego oraz gałęzie przyśrodkowe części tylnych drugiego i trzeciego nerwu szyjnego są niekiedy połączone pętlami łączącymi, tworząc splot szyjny tylny (Cruveilhier).

Części tylne pięciu dolnych nerwów szyjnych (C4–C8) dzielą się na gałęzie przyśrodkowe i boczne. Gałęzie przyśrodkowe czwartego i piątego nerwu szyjnego przebiegają między mięśniem półkolcowym szyi a mięśniem półkolcowym głowy i osiągnąwszy wyrostki kolczyste, przebijają mięsień płatowy oraz mięsień czworoboczny, kończąc się w skórze. Niekiedy gałąź piątego nerwu szyjnego nie dociera do skóry. Gałęzie przyśrodkowe trzech dolnych nerwów szyjnych są drobne i kończą się w mięśniu półkolcowym szyi, mięśniu półkolcowym głowy, mięśniu wielodzielnym oraz mięśniach międzykolcowych. Gałęzie boczne pięciu dolnych nerwów szyjnych zaopatrują mięsień biodrowo-żebrowy szyi, mięsień najdłuższy szyi oraz mięsień najdłuższy głowy.