Mô não vừa được cắt ra cho thấy hai màu sắc khác biệt. Chất xám chủ yếu bao gồm các thân tế bào thần kinh, sợi nhánh, sợi trục không có bao myelin và các khớp thần kinh giữa chúng. Nó tạo thành lớp vỏ não ngoài và cũng xuất hiện trong các nhân sâu và trong lõi trung tâm của tủy sống.

Do các khớp thần kinh tập trung ở đây, chất xám là nơi diễn ra quá trình tính toán thần kinh chính. Chất xám vỏ não được tổ chức thành các lớp khác nhau về loại tế bào và kết nối. Độ dày và tính toàn vẹn của chất xám thay đổi theo suốt cuộc đời và bị biến đổi trong nhiều bệnh lý thần kinh và tâm thần; các kỹ thuật hình ảnh hiện đại định lượng được những thay đổi này ở người sống.

Ngược lại, chất trắng chứa các sợi trục có bao myelin dài, liên kết các vùng chất xám ở xa. Cả hai thành phần đều thiết yếu, nhưng chất xám là nơi diễn ra hầu hết các quá trình xử lý và tính dẻo dai cục bộ. Các phương pháp nhuộm mô học làm nổi bật thân tế bào đã được sử dụng hơn một thế kỷ để lập bản đồ cấu trúc chất xám.

Sự suy giảm thể tích chất xám thường có mối tương quan với sự suy giảm nhận thức ở người cao tuổi và trong các bệnh lý.