Tętnica piersiowa wewnętrzna (łac. arteria thoracica interna) – w anatomii człowieka gałąź tętnicy podobojczykowej unaczyniająca struktury klatki piersiowej oraz przedniej ściany brzucha i klatki piersiowej. Początkowy odcinek tętnicy przebiega w szyi, dłuższa, końcowa część przebiega w obrębie klatki piersiowej. Lewa tętnica piersiowa wewnętrzna wykorzystywana jest w zabiegach rewaskularyzacyjnych.