La sostanza bianca dell'encefalo occupa la zone subcorticale; ha una posizione leggermente diversa da quella nel midollo spinale, ma la funzione è simile. Nel cervelletto e nel cervello si trova sotto la corteccia cerebrale composta da sostanza grigia, ma più esternamente rispetto ai nuclei (gruppi di neuroni che costituiscono una parte della sostanza grigia dell'encefalo). Le varie porzioni in cui è distinto l'encefalo rendono individuabile vari tipi di fasci che costituiscono la sostanza bianca. Abbiamo infatti fasci ascendenti, ovvero la continuazione dei fasci ascendenti del midollo spinale, che sono destinati a terminare in corrispondenza della corteccia cerebrale; fasci discendenti, ovvero l'origine di una parte dei fasci discendenti del midollo spinale destinati a portarsi direttamente in periferia o a collegarsi con la sostanza grigia del midollo spinale. Inoltre sono da considerare i numerosissimi fasci di associazione che collegano le varie parti dell'encefalo.