+ Chất xám. Nằm trong phần chất trắng, hình chữ H. Ở chính giữa có 1 ống rỗng (ống tủy sống) không chứa dịch não tủy. Chất xám do thân và các tua ngắn của các tế bào thần kinh tủy sống tạo nên.

Chất xám mỗi bên chia thành sừng trước, sừng sau (ở đoạn ngực có thêm sừng bên). Sừng trước rộng, do thân các nơron vận động, kích thước lớn tạo nên. Sừng sau hẹp, do các nơron cảm giác, kích thước nhỏ tạo nên. Sừng bên do thân các nơron dinh dưỡng tạo thành.

Ngoài ra, tia chất xám còn ăn sâu vào phần chất trắng giữa sừng bên và sừng sau tạo thành lưới tủy.

Một số nơron thần kinh trong chất xám tụ tập lại thành nhân (còn gọi là nhân chất xám) và một số nơron nhỏ nằm rải rác tạo nên các nơron liên hợp làm nhiệm vụ liên lạc giữa nơron cảm giác và nơron vận động thuộc cùng một đốt tủy.

+ Chất trắng. Nằm bao quanh các chất xám, do các sợi trục của nơron tủy tạo nên, tạo thành các đường đi lên và đi xuống. Đường đi lên (đường hướng tâm) do các sợi trục của các nơron cảm giác tạo nên. Đường đi xuống (đường li tâm) do các sợi trục của nơron vận động tạo nên. Ngoài ra còn có các sợi trục của các nơron liên hợp tạo thành bó chất trắng nối các trung khu với nhau. Tất cả các sợi trục tạo thành chất trắng của tủy sống đều có bao miêlin bao bọc không liên tục.

Phần chất trắng ở mỗi bên tủy sống tạo thành 3 cột: trước, sau, bên. Mỗi cột có nhiều bó, trong đó có bó hướng tâm, li tâm, bó liên hợp.

Các bó hướng tâm: gồm bó tủy sau giữa (bó Burdach); bó tủy sau bên (bó Goll); bó tủy - tiểu não sau (bó tiểu não thẳng); bó tủy - tiểu não trước (bó tiểu não bắt chéo) và bó tủy - thị (bó cung)

Các bó li tâm: gồm bó tháp thẳng, bó tháp chéo và các bó ngoại tháp (gồm bó đỏ - tủy; bó thị - tủy, bó tiền đình - tủy)

Các bó dẫn truyền riêng trong tuỷ là bó lưng, bó bên và bó bụng

Từ tủy sống có các dây thần kinh đi ra. Tất cà các dây thần kinh này đều là dây pha. Nửa bên phải tủy sống đóng giữ vai trò sinh dưỡng đối với cơ thề. Nửa bên trái tủy sống đóng giữ vai trò điều khiển cơ vân (trung ương phản xạ không điều kiện