يُظهر نسيج الدماغ المقطوع حديثًا لونين متميزين. تتكون المادة الرمادية بشكل رئيسي من أجسام الخلايا العصبية، والتغصنات، والمحاور العصبية غير المغلفة بالميالين، والتشابكات العصبية فيما بينها. وهي تُشكل الطبقة القشرية الخارجية، وتظهر أيضًا في النوى العميقة وفي النواة المركزية للنخاع الشوكي.

نظراً لتركز المشابك العصبية هنا، تُعدّ المادة الرمادية الموقع الرئيسي للمعالجة العصبية. وتتكون المادة الرمادية القشرية من طبقات تختلف في أنواع الخلايا والروابط. ويتغير سمك المادة الرمادية وسلامتها على مدار العمر، كما تتأثر في العديد من الحالات العصبية والنفسية؛ وتُتيح تقنيات التصوير الحديثة قياس هذه التغيرات لدى الأحياء.

في المقابل، تحتوي المادة البيضاء على المحاور العصبية المغلفة بالميالين التي تربط مناطق المادة الرمادية البعيدة. كلا الجزأين ضروريان، إلا أن المادة الرمادية هي المكان الذي تحدث فيه معظم عمليات المعالجة والتكيف الموضعي. وقد استُخدمت الصبغات النسيجية التي تُبرز أجسام الخلايا لأكثر من قرن لرسم خريطة بنية المادة الرمادية.

غالباً ما يرتبط فقدان حجم المادة الرمادية بالتدهور المعرفي في الشيخوخة والمرض.