Baltoji medžiaga yra smegenų apačioje tarp smegenėlių ir smegenų kamieno. Jis sudarytas iš ilgų nervinių skaidulų, vadinamų aksonais. Aksonai yra izoliuoti mielinu, riebaliniais apvalkalais, suteikiančiais regionui baltą spalvą, dėl kurios jis pavadintas. Mielinas padeda pagreitinti signalų perdavimą išilgai aksonų. Tie signalai siunčia jutiminę informaciją iš kūno į smegenų žievę, padedančią kontroliuoti autonomines organizmo funkcijas. Autonominės funkcijos yra tokios kūno funkcijos, kaip kvėpavimas, mirksėjimas ir prakaitavimas, kurios atliekamos smegenims sąmoningai apie jas negalvojant.
Centrinės nervų sistemos dalis, baltoji medžiaga apima talamą ir pagumburį, kurie yra smegenyse. Pagumburis yra žemiau talamo. Abu yra neuroniniai tinklai, kurie atlieka keletą funkcijų, tačiau atrodo, kad svarbiausia yra tai, kad talamas perduoda pranešimus į smegenų žievę, o pagumburis atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant organizmo medžiagų apykaitos sistemą.
Baltoji medžiaga nuo pilkosios skiriasi keliais svarbiais aspektais. Nors pilkojoje medžiagoje taip pat yra aksonų, jie nėra mielinizuoti. Jame taip pat yra nervinių ląstelių ir dendritų, kurie išsišakoja iš nervinių ląstelių. Pilkoji medžiaga yra smegenų pranešimų apdorojimo centrai ir yra atsakinga už smegenų sąmoningą mintį. Nors pilkoji medžiaga yra smegenų išorėje ir nugaros smegenų viduje, baltoji medžiaga seka priešingą modelį. Jis yra smegenyse ir nugaros smegenų išorėje.
Žmonėms baltosios ir pilkosios medžiagos pasiskirstymas tarp lyčių skiriasi. Vyrų smegenys vidutiniškai didesnės nei moterų, tačiau moterys turi proporcingai daugiau pilkosios medžiagos, o vyrų baltosios medžiagos kiekis didesnis. Moterys turi daugiau medžiagos, jungiančios du smegenų pusrutulius, tačiau vyrų koncentracija kiekviename pusrutulyje yra didesnė. Atrodo, kad šie skirtumai yra susiję su vyrų tendencija geriau nei moterys atlikti erdvines užduotis. Moterys, priešingai, lenkia vyrus atlikdamos žodines užduotis.
Senėjimas taip pat turi įtakos smegenų baltajai medžiagai. Smegenims senstant, šiose srityse pradeda atsirasti pažeidimų, kurie ima riboti smegenų pažinimo funkciją, greičiausiai dėl to, kad pablogėja smegenų gebėjimas siųsti ir priimti pranešimus. Kuo daugiau pakitimų žmogus turi, tuo labiau sutrinka jo pažinimo gebėjimai. Nors pažeidimai yra įprasta senėjimo dalis, juos gali sustiprinti kitos sveikatos problemos, ypač aukštas kraujospūdis.