Beynin tabanında beyincik ve beyin sapı arasında beyaz madde bulunur. Akson denilen uzun sinir liflerinden yapılır. Aksonlar, bölgeye ismini verdiği beyaz rengi veren yağın kılıfları miyelin ile izole edilmiştir. Miyelin, aksonlar boyunca sinyallerin iletimini hızlandırır. Bu sinyaller vücuttan beyin korteksine duyusal bilgiler göndererek, vücudun otonom fonksiyonlarını kontrol etmeye yardımcı olur. Otonomik fonksiyonlar, beyin bilinçli bir şekilde düşünmeden yapılan nefes alma, yanıp sönme ve terleme gibi bedensel fonksiyonlardır.
Merkezi sinir sisteminin bir parçası olan beyaz madde, beyincikte bulunan talamus ve hipotalamus içerir. Hipotalamus talamusun altında bulunur. Her ikisi de çeşitli fonksiyonlara sahip sinir ağlarıdır, ancak en önemlisi talamusun mesajları serebral kortekse ilettiği ve hipotalamusun vücudun metabolik sistemini düzenlemede büyük rol oynadığı görülmektedir.
Beyaz madde, gri maddeden birçok önemli açıdan farklılık gösterir. Gri madde de akson içermesine rağmen, miyelin değildir. Aynı zamanda sinir hücrelerinden çıkan sinir hücrelerini ve dendritleri içerir. Gri madde, beynin mesaj işleme merkezleri olarak işlev görür ve beynin bilinçli düşüncesinden sorumludur. Gri madde beynin dışına ve omuriliğin iç kısmına yerleştirilirken, beyaz madde karşıt şekli izler. Beynin içinde ve omuriliğin dışında bulunur.
İnsanlarda, beyaz ve gri maddenin dağılımı cinsiyetler arasında değişmektedir. Erkeklerin ortalama olarak kadınlardan daha büyük beyinleri vardır, ancak erkekler yüksek oranda beyaz maddeye sahipken, orantılı olarak daha fazla gri madde bulunur. Kadınlar beynin iki yarım küresini birbirine bağlayan daha fazla beyaz maddeye sahiptir, ancak erkekler her yarım kürede daha yüksek konsantrasyonlara sahiptir. Bu farklılıklar erkeklerde mekansal görevlerde kadınlardan daha iyi yapma eğilimleriyle ilişkili görünüyor. Buna karşılık, kadınlar, sözlü görevlerde erkeklerden daha iyi performans gösterme eğilimindedir.
Yaşlanma ayrıca beynin beyaz maddesini de etkiler. Beyin yaşlandıkça, beynin bilişsel işlevini sınırlamaya başlayan beyaz madde üzerinde, muhtemelen beynin mesaj gönderme ve alma yeteneğini zayıflatan lezyonlar ortaya çıkmaya başlar. Bir insanda ne kadar lezyon varsa, bilişsel yeteneği o kadar kötüleşir. Lezyonlar yaşlanmanın normal bir parçası olsalar da, özellikle yüksek tansiyon gibi diğer sağlık sorunları ile daha da kötüleşebilirler.
