A l'entrée du thorax, les deux nerfs sont à distance de l'oesophage.

• le X gauche aborde le médiastin postérieur très excentré, refoulé par la crosse de l'aorte qu'il vient de croiser et sous laquelle il donne naissance au nerf récurrent (laryngé inférieur). Progressivement, il s’approche du flanc droit de l'oesophage sous-bifurcal, atteint la face antérieure contre laquelle il s'épanouit en un enchevêtrement de filets nerveux puis redevient tronculaire tout en restant pré-oesophagien (pneumogastrique antérieur).
  
• Le pneumogastrique droit donne naissance au récurrent, très haut, sous la sous-clavière droite, puis il passe derrière la veine cave supérieure, longe le flanc médial de la crosse de l'azygos, se dirige vers le bord droit de l'oesophage qu'il atteint à un niveau plus bas que son homologue, et se transforme en plexus rétro-oesophagien. Il redevient tronculaire à 3 cm du hiatus en se plaçant derrière et plus près du flanc droit de l'oesophage (pneumogastrique postérieur).

Les segments plexiformes établissent des anastomoses (plexus péri-oesophagiens) auxquelles se joignent des rameaux sympathiques provenant des six premiers ganglions latéro-vertébraux.

Cette disposition des pneumogastriques en trois segments, proximal et distal tronculaires, et intermédiaire plexuel, est observée dans les 2/3 des cas. Le segment distal peut rester plexuel ou pauci-plexuel.