Bijela tvar se nalazi u bazi mozga između malog mozga i moždanog debla. Sastoji se od dugih živčanih vlakana zvanih aksoni. Aksoni su izolirani mijelinom, ovojnicama masti koje regiji daju bijelu boju po kojoj je i dobila ime. Mijelin pomaže ubrzati prijenos signala duž aksona. Ti signali šalju senzorne informacije iz tijela u cerebralni korteks, pomažući u kontroli autonomnih funkcija tijela. Autonomne funkcije su one tjelesne funkcije kao što su disanje, treptanje i znojenje koje se provode bez da mozak svjesno razmišlja o njima.
Dio središnjeg živčanog sustava, bijela tvar uključuje talamus i hipotalamus koji se nalaze u malom mozgu. Hipotalamus se nalazi ispod talamusa. Obje su neuronske mreže koje imaju nekoliko funkcija, no čini se da je najvažnija da talamus prenosi poruke u moždanu koru, a hipotalamus ima veliku ulogu u regulaciji tjelesnog metaboličkog sustava.
Bijela tvar se razlikuje od sive tvari u nekoliko važnih aspekata. Iako siva tvar također sadrži aksone, oni nisu mijelinizirani. Također sadrži živčane stanice i dendrite, koji se granaju iz živčanih stanica. Siva tvar služi kao centar za obradu poruka u mozgu i zadužena je za svjesnu misao mozga. Dok se siva tvar nalazi na vanjskoj strani mozga i unutarnjoj strani leđne moždine, bijela tvar slijedi suprotan obrazac. Nalazi se unutar mozga i izvan leđne moždine.
Kod ljudi, raspodjela bijele i sive tvari varira među spolovima. Muškarci u prosjeku imaju veći mozak od žena, ali žene imaju proporcionalno više sive tvari dok muškarci imaju veći volumen bijele tvari. Žene imaju više materije koja povezuje dvije hemisfere mozga, ali muškarci imaju veće koncentracije unutar svake hemisfere. Čini se da su te razlike u korelaciji sa tendencijom muškaraca da bolje rješavaju prostorne zadatke od žena. Žene, nasuprot tome, imaju tendenciju nadmašiti muškarce u verbalnim zadacima.
Starenje također utječe na bijelu tvar mozga. Kako mozak stari, na tim se područjima počinju pojavljivati lezije koje počinju ograničavati kognitivne funkcije mozga, vjerojatno narušavajući sposobnost mozga da šalje i prima poruke. Što osoba ima više lezija, to su joj kognitivne sposobnosti više narušene. Iako su lezije normalan dio starenja, mogu se pogoršati drugim zdravstvenim problemima, posebice visokim krvnim tlakom.