Il prend naissance dans le ganglion trigéminal, situé dans le crâne, puis émerge de la cavité crânienne par le foramen rond. Après sa sortie de la cavité crânienne, il traverse l'orbite à travers la fissure orbitaire supérieure pour fournir la sensibilité sensorielle à diverses régions du visage et de la tête. 

Ses principales branches comprennent le nerf frontal, qui innerve le front, les paupières supérieures et une partie du cuir chevelu, le nerf lacrymal, qui innerve la conjonctive et les glandes lacrymales, et le nerf nasociliaire, qui innerve la muqueuse nasale et la peau du nez.

Le nerf ophtalmique est principalement sensoriel, transmettant des informations sensorielles telles que la douleur, la température et le toucher de la région de la tête. Il joue un rôle essentiel dans la sensation de la douleur et dans les réflexes de clignement des yeux en réponse à des stimuli nociceptifs.