Hjernens hvite materie ligger under overflaten grå materie eller hjernebark av hjerne. Hvitstoff er sammensatt av nervecelle-aksoner, som strekker seg fra nevron celle kropper av grått stoff. Disse aksonfibrene danner forbindelser mellom nerveceller. Hvitstoff nervefibrer tjener til å forbinde hjernen med forskjellige områder av hjernen og ryggmarg.
Det meste av den subkortikale regionen i hjernen er sammensatt av hvitt stoff med masser av grått materiale spredt overalt. Konglomerater av grått stoff som er lokalisert under cortex inkluderer basalganglier, hjernenerve kjerner, og hjernen strukturer som den røde kjernen og substantia nigra.
Den primære funksjonen til hjernens hvite materie er å gi en vei for å koble sammen de forskjellige områdene av hjerne. Skulle denne hjernestoffet bli skadet, kan hjernen koble seg fast igjen og etablere nye nerveforbindelser mellom grå og hvit substans. Hvitstoffaksonbunter av lillehjernen er sammensatt av tre hovedtyper nervefiberveier: kommisjonsfibre, foreningsfibre og projeksjonsfibre.
Assosiasjonsfibre forbinder cortex-regioner innenfor samme halvkule. Det er to typer assosieringsfibre: korte og lange fibre. Kort assosiasjonsfibre finnes rett under cortex og dypt inne i hvit materie. Disse fibrene kobler hjernen sammen Gyri. Lang assosiasjonsfibre kobles sammen hjernelobber innenfor hjerneregioner.
Hvit substans hjerne lidelser skyldes vanligvis abnormiteter relatert til myelinskjeden. Mangel eller tap av myelin forstyrrer nervetransmisjonene og forårsaker nevrologiske problemer. En rekke sykdommer kan påvirke hvitstoff inkludert multippel sklerose, demens og leukodystrofier (genetiske lidelser som resulterer i unormal utvikling eller ødeleggelse av hvit substans). Ødeleggelse av myelin eller demyelinisering kan også skyldes betennelse, blodåre problemer, immunforstyrrelser, ernæringsmangel, hjerneslag, giftstoffer og visse medikamenter.