脊髓的灰质居中央，在横切面上呈蝴蝶形，分前角、后角和侧角（侧角主要见于胸腰段脊髓）。神经元都是多极型。前角内大多是躯体运动神经元，胞体大小不等。大者称α神经元，其轴突较粗，分布到骨骼肌（梭外肌）；小者称γ神经元，其轴突较细，支配梭的梭内肌纤维。还有一种短轴突的小神经元称Ranshaw细胞，其轴突与α神经元的胞体形成突触，可能通过释放甘氨酸，抑制α神经元的活动。侧角内的神经元是交感神经系统的节前神经元，胞体中等大小，其轴突（节前纤维）终止于交感神经节，与节细胞建立突触。前角的躯体运动神经元和侧角的内脏运动神经元都是乙酰胆碱能神经元。后角内的神经元组成较复杂，细胞一般较小，它们主要接受后根纤维（感觉神经元的中枢突）传入的神经冲动，其轴突在白质内形成各种上行纤维束到脑干、小脑和丘脑，所以这类神经元又称为束细胞（tract cell）。此外，脊髓灰质内还遍布许多中间神经元，它们的轴突长短不一，但都离不开脊髓，短轴突与同节段的束细胞和运动神经元联系，长轴突在白质上下穿行至相邻或较远的脊髓节段，终止于同侧或对侧的神经元。