Il se détache du nerf ischiatique, suit la bordure interne du muscle fessier bilatéral, oblique vers le bas et vers l'extérieur, traverse le pli poplitéal en haut et à l'extérieur, atteint entre le tendon du muscle fessier bilatéral et le tête externe du muscle gastrocnémien, passe sous la face profonde du muscle péronier long, contourne le col du péroné, se divise en deux branches terminales, le nerf profond péronier et le nerf superficiel péronier. Il innervé les muscles péroniers longs et courts, le muscle antérieur du tibia, le muscle extenseur long du pouce, le muscle extenseur long des doigts, le muscle extenseur court du pouce, le muscle extenseur court des doigts, et la sensibilité cutanée latérale du bas du jambe et du dos du pied. Une fracture de la tête du péroné et du col du péroné peut blesser le nerf péronier, entraînant une paralysie des muscles extenseurs du bas du jambe, des muscles péroniers longs et courts.