Keskeisenä taudin puhkeamisessa pidetään CD4+ -auttaja-T-solujen aktivoitumista niiden tunnistettua MS-taudin ehdokasantigeenit myeliinin emäksisen proteiinin (MBP) ja proteolipidiproteiinin (PLP) esimerkiksi virusinfektion seurauksena. Aivoihin ja selkäytimeen kertyy tulehdus- ja rappeutumismuutoksia.
MS-tauti on ehdotettu jaettavaksi neljään patologiseen alatyyppiin.