Ως μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος, η φαιά ουσία αποτελείται από κυτταρικά σώματα, συγκεκριμένα από τα κύτταρα των νευρώνων, από ένα νευρόφιλο, από γλοιακά κύτταρα και από δενδρίτες. Σε αντίθεση με τη λευκή ύλη, αυτός ο τύπος εγκεφαλικής ουσίας βρίσκεται σε περιοχές του εγκεφάλου που περιλαμβάνουν έλεγχο των μυών. Βρίσκεται επίσης μεταξύ των εγκεφαλικών περιοχών που ελέγχουν την αντίληψη ενός ατόμου, όπως το πώς φαίνονται ή ακούγονται τα πράγματα ή ο σχηματισμός αναμνήσεων. Ο λόγος και τα συναισθήματα επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό και από τη φαιά ουσία.
Η γκρίζα ύλη βρίσκεται σε αρκετές περιοχές του εγκεφάλου. Μπορεί να βρεθεί στις επιφάνειες του εγκεφαλικού φλοιού και της παρεγκεφαλίδας. Αυτός ο τύπος ύλης βρίσκεται επίσης βαθιά μέσα στον εγκέφαλο. Στο κέντρο του νωτιαίου μυελού, μπορεί να βρεθεί τόσο γκρίζα όσο και λευκή ύλη, αλλά κυριαρχεί το γκρι.
Η πρωταρχική λειτουργία της φαιάς ύλης είναι να μεταφέρει αισθητηριακές πληροφορίες που προέρχονται από κύτταρα γκρι ουσίας και αισθητήρια όργανα. Αυτές οι πληροφορίες στη συνέχεια μεταφέρονται στις περιοχές του εγκεφάλου που επεξεργάζονται αισθητηριακές πληροφορίες. Η ευφυΐα και η ικανότητα αποδίδονται συχνά σε αυτήν την εγκεφαλική ύλη, κυρίως επειδή καλύπτει μεγάλο μέρος του εγκεφάλου. Επιπλέον, μελέτες έχουν δείξει ότι κάθε άτομο έχει διαφορετικές ποσότητες και πυκνότητα αυτής της εγκεφαλικής ύλης, συχνά εμφανίζοντας υψηλότερες συγκεντρώσεις σε τομείς που σχετίζονται με συγκεκριμένες πνευματικές πτυχές ή κυριαρχία δεξιοτήτων.
Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι το μέγεθος του εγκεφάλου ενός ατόμου δεν έχει καμία σχέση με τα επίπεδα νοημοσύνης. Ενώ εγκεφάλους μεγαλύτερου μεγέθους ήταν παρόντες σε άτομα με υψηλότερα αποτελέσματα πηλίκο νοημοσύνης (IQ), το αυξημένο IQ δεν ήταν αρκετά σημαντικό. Πιο πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι οι δοκιμές IQ μπορούν να ενεργοποιήσουν πολλαπλές περιοχές φαιάς ουσίας στον εγκέφαλο. Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που ένα άτομο μπορεί να εμφανίσει δυνατά και αδύνατα σημεία σε συγκεκριμένους τομείς της νοημοσύνης, τόσο τα δυνατά όσο και τα αδύνατα σημεία προέρχονται από ένα συνδυασμένο επίπεδο όγκου και δραστηριότητας μέσω του ατομικού μοτίβου της ύλης σε ολόκληρο τον εγκέφαλο.
Αν και μεγαλύτερες συγκεντρώσεις φαιάς ύλης μπορούν να δηλώσουν νοημοσύνη και ικανότητα, μικρές συγκεντρώσεις και ελλείψεις μπορεί να οδηγήσουν σε προβλήματα. Για τους ηλικιωμένους, για παράδειγμα, μελέτες έχουν δείξει ότι η βραχυπρόθεσμη μνήμη επηρεάζεται καθώς ο όγκος της φαιάς ύλης μειώνεται με τη γήρανση. Μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι οι διαφορές στον όγκο της φαιάς ουσίας μπορεί επίσης να σχετίζονται με ορισμένες ψυχολογικές διαταραχές, όπως η διπολική διαταραχή. Για ορισμένες ψυχολογικές διαταραχές, τα στοιχεία δείχνουν ότι οι ασθενείς μπορεί να έχουν ανεπάρκεια φαιάς ουσίας στην περιοχή του αριστερού βρεγματικού λοβού. Η σοβαρότητα και η διάρκεια, ωστόσο, συχνά καθορίζονται από τον όγκο της ύλης στο τμήμα του δεξιού μετωπικού γύρου του εγκεφάλου.