Die graue Substanz (lat. Substantia grisea) ist eine wesentliche Komponente des Zentralnervensystems, die vorwiegend aus Nervenzellkörpern, Neuropilem (Dendrite und sowohl myelinisierte als auch unmyelinisierte Axone), Gliazellen und Kapillaren besteht. Die graue Substanz ist von der Weißen Substanz insoweit zu unterscheiden, als dass die graue Substanz zahlreiche Zellkörper und relativ wenige myelinisierte Axone enthält. Die weiße Substanz besteht zum größten Teil aus langen und myelinisierten Axonen und relativ wenigen Zellkörpern. Die Bezeichnung „grau“ kommt daher, dass diese Bereiche im Formalin fixierten Präparat eine graue Farbe haben. Im lebenden Gewebe ist die graue Substanz eher rosa. Umgangssprachlich und falsche Assoziationen weckend spricht man häufig von den „grauen Zellen“.