Świeżo pobrana tkanka mózgowa ujawnia dwa różne kolory. Istota szara składa się głównie z ciał komórek nerwowych, dendrytów, niezmielinizowanych aksonów i synaps między nimi. Tworzy ona zewnętrzną warstwę korową i występuje również w jądrach głębokich oraz w rdzeniu kręgowym.

Ponieważ synapsy koncentrują się tutaj, istota szara jest głównym miejscem obliczeń neuronalnych. Istota szara kory mózgowej jest zorganizowana w warstwy różniące się typami komórek i połączeniami. Grubość i integralność istoty szarej zmieniają się w ciągu życia i są zaburzone w wielu schorzeniach neurologicznych i psychiatrycznych; współczesne obrazowanie pozwala na ilościowe określenie tych zmian u żywych ludzi.

Natomiast istota biała zawiera dalekosiężne, zmielinizowane aksony, które łączą odległe obszary istoty szarej. Oba te obszary są niezbędne, jednak to właśnie w istocie szarej zachodzi większość lokalnego przetwarzania i plastyczności. Barwienia histologiczne, które uwypuklają ciała komórkowe, są wykorzystywane od ponad wieku do mapowania architektury istoty szarej.

Utrata objętości istoty szarej często wiąże się ze spadkiem funkcji poznawczych w procesie starzenia się i zachorowań.