Pilkoji medžiaga yra centrinės nervų sistemos dalis, sudaryta iš ląstelių kūnų, ypač iš neuronų ląstelių kūnų, neurofilų, glijos ląstelių ir dendritų. Skirtingai nuo baltosios medžiagos, šio tipo smegenų medžiaga randama tose smegenų srityse, kuriose dalyvauja raumenų valdymas. Jis taip pat aptinkamas smegenų srityse, kurios kontroliuoja žmogaus suvokimą, pvz., kaip dalykai matomi ar girdimi arba formuojasi prisiminimai. Kalbai ir emocijoms taip pat didelę įtaką daro pilkoji medžiaga.
Pilkoji medžiaga yra keliose smegenų srityse. Jį galima rasti smegenų žievės ir smegenėlių paviršiuose. Šios rūšies medžiagos taip pat randamos giliai smegenyse. Nugaros smegenų centre galima rasti ir pilkosios, ir baltosios medžiagos, tačiau vyrauja pilka spalva.
Pagrindinė pilkosios medžiagos funkcija yra pernešti juslinę informaciją, gaunamą iš pilkosios medžiagos ląstelių ir jutimo organų. Tada ši informacija perduodama į smegenų sritis, kurios apdoroja jutiminę informaciją. Intelektas ir įgūdžiai dažnai priskiriami šiai smegenų medžiagai, daugiausia todėl, kad ji apima didelę smegenų dalį. Be to, tyrimai parodė, kad kiekvienas žmogus turi skirtingą šios smegenų medžiagos kiekį ir tankį, dažnai rodo didesnę koncentraciją srityse, susijusiose su konkrečiais intelektualiniais aspektais ar įgūdžių įvaldymu.
Ankstesni tyrimai parodė, kad žmogaus smegenų dydis neturi jokio ryšio su intelekto lygiu. Nors didesnio dydžio smegenys buvo tiriamiesiems, kurių intelekto koeficientas (IQ) buvo didesnis, padidėjęs intelekto koeficientas nebuvo pakankamai reikšmingas. Naujausi tyrimai parodė, kad IQ testas gali suaktyvinti kelias pilkosios medžiagos sritis smegenyse. Tai reiškia, kad nors žmogus gali parodyti stipriąsias ir silpnąsias puses tam tikrose intelekto srityse, tiek stipriosios, tiek silpnosios pusės kyla iš bendro tūrio ir aktyvumo lygio per individualų medžiagų modelį visose smegenyse.
Nors didesnė pilkosios medžiagos koncentracija gali reikšti intelektą ir įgūdžius, mažos koncentracijos ir trūkumai gali sukelti problemų. Pavyzdžiui, vyresnio amžiaus žmonių tyrimai parodė, kad trumpalaikė atmintis paveikiama senstant, nes pilkosios medžiagos kiekis mažėja. Tyrimai taip pat parodė, kad pilkosios medžiagos tūrio skirtumai taip pat gali būti susiję su tam tikrais psichologiniais sutrikimais, pavyzdžiui, bipoliniu sutrikimu. Įrodymai rodo, kad kai kurių psichologinių sutrikimų atveju pacientams gali trūkti pilkosios medžiagos kairiosios parietalinės skilties srityje. Tačiau sunkumą ir trukmę dažnai lemia medžiagos tūris dešinėje priekinėje smegenų dalyje.