Centrālo nervu sistēmu var iedalīt baltajā vielā un pelēkajā vielā. Šīs divas nodaļas ieguva savus nosaukumus to izskata atšķirības dēļ cilvēka rupjā anatomijā. Baltā viela šķiet balta, jo tajā ir liels daudzums mielīna, taukainas olbaltumvielas, kas kalpo signāla pārraides izolācijas funkcijai. Pelēkā viela izskatās pelēkbrūna neironu šūnu ķermeņu un kapilāru klātbūtnes, kā arī relatīvā mielīna trūkuma dēļ. Baltā viela un pelēkā viela atšķiras pēc to sastāvdaļām, funkcijām un atrašanās vietas gan smadzenēs, gan muguras smadzenēs.
Balto vielu dažreiz sauc par substantia alba. Tas satur mielinētus aksonu traktus, kas savieno dažādas pelēkās vielas zonas smadzenēs un muguras smadzenēs. Šie mielinizētie aksoni pārnēsā nervu impulsus no viena neirona uz otru. Mielīna klātbūtne ļauj ātrāk pārraidīt nervu signālus.
Turklāt balto vielu var iedalīt projekcijas traktos, komisārajos traktos un asociācijas traktos. Projekcijas trakti pārvadā nervu signālus no garozas uz citiem smadzeņu reģioniem vai no smadzenēm uz citiem ķermeņa audiem. Commissural trakti ļauj kreisajai un labajai smadzeņu puslodei sazināties. Asociācijas trakti pārnēsā nervu signālus no vienas kortikālās daivas uz otru.
Pelēko vielu dažreiz sauc par substantia grisea. Tas galvenokārt satur šūnu ķermeņus, dendrītus un sinapses. Citas pelēkās vielas sastāvdaļas ir neiropils, glia šūnas un kapilāri. Neuropil ir dendritu un aksonu kolektīvais termins, un tas var būt mielinizēts vai nemielinizēts, savukārt glia šūnas attiecas uz astrocītiem un oligodendrocītiem. Atšķirībā no baltās vielas, kas galvenokārt kalpo nervu signālu pārraidīšanai, pelēkā viela ir vieta, kur šādi signāli tiek ģenerēti un apstrādāti.
Baltā viela un pelēkā viela atšķiras arī izplatības ziņā. Smadzenēs pelēkā viela atrodas uz smadzeņu un smadzenīšu garozas virsmas. Tas ir atrodams arī dziļākajās smadzeņu daļās, īpaši bazālajos ganglijos, talāmā, hipotalāmā un dažādos subtalāmu kodolos. Smadzeņu dziļākajās daļās pelēkā viela atrodas kā zobains, lodveida, emboliforms un ātrais kodols, savukārt smadzeņu stumbra dziļākajās daļās tā atrodas kā melnā krāsa, kā arī sarkanā, olivāra un galvaskausa kodols. nervu kodoli. Pelēkā viela ir atrodama arī muguras smadzeņu priekšējos, sānu un aizmugurējos ragos.
Turpretim baltā viela veido lielu daļu no dziļākās smadzeņu vielas un muguras smadzeņu virspusējiem slāņiem. Tas savieno garozu ar dziļākajām smadzeņu daļām un savieno abas smadzeņu puslodes caur struktūru, ko sauc par corpus callosum. Balto vielu, kas atrodas smadzenīšu dziļākajās daļās, dažreiz sauc par arbor vitae. Muguras smadzenēs baltā viela ir vairāk virspusēja nekā pelēkā viela, un tā ieskauj dažādus ragus.
Baltā viela un pelēkā viela atšķiras arī pēc to ieguldījuma smadzeņu tilpumā un enerģijas patēriņā. Baltā viela veido apmēram 60% no smadzeņu tilpuma, bet pelēkā viela veido pārējos 40%. Tomēr pelēkā viela patērē vairāk enerģijas un patērē aptuveni 94% no kopējā skābekļa, kas nonāk smadzenēs.