Centralny układ nerwowy można podzielić na istotę białą i istotę szarą. Te dwie dywizje zyskały swoje nazwy ze względu na różnice w ich wyglądzie w grubej anatomii człowieka. Istota biała wydaje się biała z powodu obecności dużych ilości mieliny, białka tłuszczowego, które pełni funkcję izolacyjną w transmisji sygnału. Istota szara wydaje się szarobrązowa z powodu obecności ciał komórek nerwowych i naczyń włosowatych, a także względnego braku mieliny. Istota biała i istota szara różnią się ze względu na swoje składniki, funkcje i umiejscowienie zarówno w mózgu, jak i rdzeniu kręgowym.
Istota biała jest czasami nazywana substantia alba. Zawiera mielinowane ścieżki aksonów, które łączą różne obszary istoty szarej w mózgu i rdzeniu kręgowym. Te mielinizowane aksony przenoszą impulsy nerwowe z jednego neuronu do drugiego. Obecność mieliny umożliwia szybsze przekazywanie sygnałów nerwowych.
Ponadto istotę białą można dalej podzielić na tory projekcyjne, tory komisyjne i tory asocjacyjne. Drogi projekcyjne przenoszą sygnały nerwowe z kory do innych obszarów mózgu lub z mózgu do innych tkanek ciała. Drogi spoidłowe umożliwiają komunikację między lewą i prawą półkulą mózgową. Drogi asocjacyjne przenoszą sygnały nerwowe z jednego płata korowego do drugiego.
Szara materia jest czasami nazywana substantia grisea. Zawiera głównie ciała komórkowe, dendryty i synapsy. Inne składniki istoty szarej to neuropil, komórki glejowe i naczynia włosowate. Neuropil to zbiorcze określenie dendrytów i aksonów, które mogą być zmielinizowane lub niezmielinizowane, podczas gdy komórki glejowe odnoszą się do astrocytów i oligodendrocytów. W przeciwieństwie do istoty białej, która służy głównie do przekazywania sygnałów nerwowych, w istocie szarej takie sygnały są generowane i przetwarzane.
Istota biała i istota szara również różnią się pod względem rozmieszczenia. W mózgu istota szara znajduje się na powierzchni kory mózgowej i móżdżku. Znajduje się również w głębszych partiach mózgu, szczególnie w jądrach podstawy, wzgórzu, podwzgórzu i różnych jądrach podwzgórza. W głębszych partiach móżdżku istota szara występuje w postaci jąder zębatych, kulistych, zatorowych i czopowych, natomiast w głębszych partiach pnia mózgu występuje jako istota czarna, a także czerwona, oliwkowa i czaszkowa. jądra nerwowe. Szara materia znajduje się również w rogach przednich, bocznych i tylnych rdzenia kręgowego.
W przeciwieństwie do tego, istota biała tworzy dużą część głębszej materii mózgu i powierzchownych warstw rdzenia kręgowego. Łączy korę z głębszymi częściami mózgu i łączy dwie półkule mózgowe poprzez strukturę zwaną ciałem modzelowatym. Istota biała znajdująca się w głębszych partiach móżdżku bywa nazywana arbor vitae. W rdzeniu kręgowym istota biała jest bardziej powierzchowna niż istota szara i otacza różne rogi.
Istota biała i istota szara różnią się również pod względem udziału w objętości mózgu i zużycia energii. Podczas gdy istota biała stanowi około 60% objętości mózgu, istota szara stanowi pozostałe 40%. Jednak szara materia jest bardziej energochłonna i zużywa około 94% całkowitego tlenu, który trafia do mózgu.