Yeni kesilmiş beyin dokusu iki farklı renk ortaya çıkarır. Gri madde esas olarak nöron hücre gövdelerinden, dendritlerden, miyelinsiz aksonlardan ve bunlar arasındaki sinapslardan oluşur. Dış kortikal tabakayı oluşturur ve ayrıca derin çekirdeklerde ve omuriliğin merkezi çekirdeğinde de bulunur.

Sinapsların burada yoğunlaşması nedeniyle, gri madde sinirsel hesaplamanın birincil merkezidir. Kortikal gri madde, hücre tipleri ve bağlantıları bakımından farklılık gösteren katmanlar halinde organize edilmiştir. Gri maddenin kalınlığı ve bütünlüğü yaşam süresi boyunca değişir ve birçok nörolojik ve psikiyatrik durumda değişime uğrar; modern görüntüleme yöntemleri bu değişiklikleri yaşayan insanlarda nicel olarak ölçer.

Buna karşılık, beyaz madde, uzak gri madde bölgelerini birbirine bağlayan uzun menzilli miyelinli aksonları içerir. Her iki bölme de önemlidir, ancak yerel işleme ve plastisitenin çoğu gri maddede gerçekleşir. Hücre gövdelerini vurgulayan histolojik boyalar, gri madde mimarisini haritalamak için bir asırdan fazla süredir kullanılmaktadır.

Gri madde hacmindeki azalma, yaşlanma ve hastalık durumlarında sıklıkla bilişsel gerilemeyle ilişkilidir.