海绵窦内有颈内动脉和一些脑神经通过，其外侧壁与Ⅲ～Ⅵ对脑神经的行程关系密切，在临床上颇为重要。在前床突以前的海绵窦外侧壁中通过的结构，自上而下有滑车神经、动眼神经和眼神经，上颌神经则离开了外侧壁斜向外走行；颈内动脉在海绵窦内折转向上。在前床突和后床突之间的海绵窦外侧壁的内层中，由上而下依次排列着动眼神经、滑车神经、眼神经和上颌神经。窦腔内有颈内动脉和展神经通过，展神经位于颈内动脉和眼神经之间，或在窦的外侧壁内。在后床突之后，外侧壁内只有滑车神经（居上）和眼神经（居下）。颈内动脉在窦内上升并折转向前。
海绵窦主要接受大脑中静脉、大脑半球额叶眶面静脉和眼静脉等的血液。海绵窦内的血流方向，主要是向后经岩上窦、岩下窦分别汇入乙状窦或横窦和颈内静脉或乙状窦。海绵窦与颅内、外静脉的交通十分广泛。向前经眼上静脉、内眦静脉与面静脉相交通；经眼下静脉与面深部的翼静脉丛相交通。向上经大脑中静脉与上矢状窦、横窦相交通。向后经岩上窦与乙状窦或横窦相交通，经岩下窦与乙状窦或颈内静脉相交通。向下经卵圆孔、破裂孔等处的导静脉与翼静脉丛相交通。颅内外静脉的广泛交通，在侧支循环方面有重要意义，也是在面部感染时，可能诱发颅内感染的解剖学基础；也是颈动脉海绵窦瘘时静脉回流的解剖学基础。