Серое вещество спинного мозга образовано огромным числом нейронов, сгруппированных в ядра. В сером веществе располагаются мультиполярные нейроны трёх типов:
v корешковые клетки (крупные мотонейроны и эфферентные нейроны вегетативной нервной системы), их аксоны выходят из спинного мозга и направляются на периферию, иннервируя скелетные мышцы
v пучковые нейроны, чьи аксоны образуют большинство восходящих проводящих путей, которые идут к головному мозгу, а также собственные пучки, которые соединяют между собой различные сегменты спинного мозга (переключательные нейроны)
v внутренние клетки, чьи многочисленные отростки не выходят за пределы серого вещества спинного мозга, образуя в нём синапсы с другими нейронами спинного мозга
Серое вещество (substantia grisea) лежит в центре спинного мозга и окружено со всех сторон белым веществом. Серое вещество наиболее развито в шейном и поясничном утолщениях. Это связано с увеличением количества двигательных нейронов для иннервации конечностей.
В центре спинного мозга заложен центральный канал, проходящий по всей длине спинного мозга и содержащий спинно-мозговую жидкость. Вверху он сообщается с IV желудочком головного мозга, а в области conus medullaris заканчивается расширением – концевым желудочком (ventriculus terminalis). Серое вещество, окружающее центральный канал носит название промежуточного (substantia intermedia centralis).
На протяжении всего спинного мозга серое вещество подразделяется на парные передние и задние столбы (columna grisea anterior et posterior). На промежутке от I грудного до I-II поясничного позвонков к ним добавляются боковые столбы (columna lateralis).
Соответственно на поперечном срезе в сером веществе различают три рога: cornu posterior, cornu lateralis и cornu anterior
(передние, боковые и задние рога). В передних рогах находятся двигательные клетки, в боковых – вегетативные, а в задних – чувствительные или вставочные. В крестцовом отделе боковые рога уже не выделяются, а находящиеся там вегетативные клетки лежат у основания переднего рога.
Правые и левые столбы серого вещества спинного мозга соединены спайками - комиссурами (commissura grissa posterior и commissura grissa anterior), разделенными центральным каналом спинного мозга.
Между боковыми и задними рогами белого вещества проходят короткие тяжи серого вещества, составляющие сетчатое образование спинного мозга.