Osnovna značajka bolesti je stvaranje "demijeliniziranih plakova" na mjestima u mozgu ili u leđnoj moždini gdje je došlo do oštećenja ovojnice, a često je zahvaćen i vidni živac.
Posljedica oštećenja ovojnice živca je usporenje ili blokada prijenosa živčanog impulsa između živčanih stanica, a samim time i poremećaj različitih funkcija u središnjem živčanom sustavu.

Multiplu sklerozu, kao posebnu bolest, prvi je put 1868. Opisao francuski neurolog Jean-Martin Charcot (1825.-1893.). Patološke nalaze u svojim istraživanjima multiple skleroze Charcot naziva skleroza s plakovima. Tri su osnovna simptoma multiple skleroze, poznata pod općim nazivom Charcotov trijas simptoma: nistagmus (nekontrolirani pokreti očnih jabučica), tremor i "pjevajući" govor – dizartrija (što nije tipično samo za multiplu sklerozu). Kod bolesnika s takvim simptomima Charcot je zapazio i promjene kognitivnih funkcija, opisavši ih kao "značajno slabljenje pamćenja" i "lagani gubitak ideja".

Multipla skleroza je bolest mladih ljudi, a najčešće se javlja između 15. i 45. godine života. Bolest se može pojaviti u djetinjstvu i starijoj životnoj dobi, no puno rjeđe. Procjenjuje se da trenutačno od multiple skleroze u svijetu boluje oko 2,5 milijuna ljudi. Od toga je oko 400 000 bolesnika u Sjedinjenim Američkim Državama, a u Hrvatskoj se procjenjuje da ih je oko 4500. Kao i kod drugih autoimunih bolesti, karakteristično je da žene s godinama sve više obolijevaju i to gotovo triput češće nego muškarci.
Kod multiple skleroze postoji razlika u obolijevanju stanovnika južne i sjeverne Zemljine hemisfere; bolest se rjeđe javlja kod ljudi koji žive u blizini ekvatora. Multipla skleroza se pet puta češće javlja u sjevernim područjima SAD-a, u Europi i Kanadi nego što je to slučaj u tropskim regijama te na Dalekom istoku. Također, pripadnici pojedinih etničkih skupina, kao što Semićani, Laponci, Turkmeni, američki Indijanci, kanadski Huteriti, Afrikanci te novozelandski Maori, imaju niži rizik razvoja multiple skleroze. Najugroženiji su Europljani. Pripadnici crne rase imaju 50% manji rizik za obolijevanje od multiple skleroze, dok se multipla skleroza najrjeđe javlja u pripadnika mongolskih naroda. U svijetu se multipla skleroza najčešće javlja kod Škota.

Karta svijeta koja pokazuje da rizik (učestalost) od obolijevanja od multiple skleroze raste s porastom udaljenosti od ekvatora.

Dosad još uvijek nije točno poznato zašto se javlja multipla skleroza, no čini se da je ta bolest rezultat međudjelovanja više čimbenika koji su djelomično okolišni, a djelomično genetski.

Genetski utjecaj vjerojatno ima manju ulogu, jer je rizik za pojavu multiple skleroze u djece ili braće i sestara oboljelih samo 3-5%. U vjerojatne uzroke multiple skleroze ubrajaju se i alergije, a kontroverzna je i teorija o traumi kao mogućem dodatnom čimbeniku nastanka bolesti. Ozljeda glave ili pak emocionalni šok mogući su precipitirajući čimbenici za pogoršanje bolesti. Smatra se da multipla skleroza nastaje kao rezultat djelovanja okolišnih čimbenika na osobu koja genetski ima lošiji obrambeni sustav.

Genetska predispozicija
Multipla skleroza nije nasljedna bolest, no važno je napomenuti da postoji određena nasljedna sklonost za pojavu bolesti. Kao što je spomenuto, multipla skleroza češće se javlja u nekih naroda. Nasljedna sklonost za multiplu sklerozu povećava se za pojedinca ako neki član obitelji već boluje od nje. Međutim, 80% osoba koje boluju od multiple skleroze nema bližeg rođaka koji boluje od iste bolesti. Otprilike 10% bolesnika u svojoj bližoj ili daljnjoj rodbini ima oboljelog od multiple skleroze. Znanstvenici su na šestom kromosomu otkrili gen nazvan HLA DR2, koji sudjeluje u određivanju načina imunološkog reagiranja. Većina danas aktualnih teorija ističe da u nastanku multiple skleroze sudjeluju mnogobrojni genetski čimbenici, drugim riječima, da je bolest uzrokovana djelovanjem više različitih gena.

Infekcija
Multipla skleroza bolest je koja se ne prenosi s osobe na osobu, no godinama se smatralo da je infekcija virusom ili bakterijom jedan od glavnih pokretača razvoja multiple skleroze.

Iako ne postoje pouzdani dokazi, u stručnoj literaturi navodi se da bolest može potaknuti "sporodjelujući" virus, a to je onaj virus koji u organizmu ostane skriven godinama prije nego što uzrokuje bolest. U krvi bolesnika koji boluje od multiple skleroze razine antivirusnih protutijela redovito su povišene, isto tako često se nađu različiti dijelovi virusnih organizama, kao i drugi znakovi virusne infekcije. Međutim, specifični virus, izravno povezan s multiplom skerozom, još nije otkriven. Danas posebno zanimanje izazivaju virusi ospica i herpesa. Pretpostavlja se da multiplu sklerozu uzrokuje više različitih virusa.

U mnogim istraživanjima otkriveno je da najmanje 75% bolesnika s multiplom sklerozom u cerebrospinalnom likvoru ima virus ospica, dok ga u kontrolnoj grupi nema nijedna ispitana osoba. Ove su spoznaje potaknule nova istraživanja i uzroka multiple skleroze i uporabe antivirusnih lijekova u njezinu liječenju.

Trauma
Iako se u stručnoj literaturi trauma navodi kao jedan od mogućih uzroka nastanka multiple skleroze, ne postoje dokazi koji bi potvrdili tu tezu. Provedena su mnoga istraživanja kojima se ta teorija još više pokušala rasvijetliti. U većini slučajeva rezultati nisu potvrdili ovu hipotezu, iako će većina bolesnika ipak potvrditi nastup ili pogoršanje simptoma nakon veće traume ili stresa. Nove studije ipak podupiru teoriju da srednje teška trauma (osobito glave, vrata ili leđa) povećava propusnost krvno-moždane zapreke. Čini se da je sposobnost određenih stanica da prijeđu iz krvne struje u središnji živčani sustav važna za razvoj multiple skleroze.

Stres
Stresni događaji − stres na poslu, financijski problemi ili smrt bliskog člana obitelji, povezani su s dvostruko većim rizikom od pogoršanja postojećih ili pojave novih simptoma bolesti.

Niska razina vitamina D
Niska razina vitamina D smatra se još jednim okolišnim čimbenikom koji bi mogao imati utjecaj na učestalost pojave multiple skleroze. Isto tako bi i visoke razine vitamina D u krvi mogle biti povezane s nižim rizikom nastanka bolesti. U pojedinim područjima (npr. u Norveškoj) tradicionalna prehrana bogata vitaminom D mogla bi objasniti mali broj oboljelih unatoč maloj izloženosti sunčevoj svjetlosti.

Kronična cerebrospinalna venska insuficijencija
Novija kontroverzna teorija sugerira da je uzrok nastanka multiple skleroze vaskularni, a ne imunološki. Godine 2008. prof. Paolo Zamboni opisao je povezanost multiple skleroze i kronične cerebrospinalne venske insuficijencije. Prema njegovoj teoriji, uzrok nastanka multiple skleroze bio bi poremećaj u odvođenju venske krvi iz mozga te time uzrokovanog pojačanog odlaganja željeza u mozgu. Nakupine željeza povezuju s pojavom promjena na mozgu i simptoma bolesti. U tijeku su mnoge studije čiji bi rezultati mogli rasvijetliti stvarnu povezanost kronične cerebrospinalne venske insuficijencije i multiple skleroze.

Cjepivo protiv hepatitisa B
U svijetu se povremeno pojave neki slučajevi u kojima se pojava multiple skleroze može povezati s primjenom cjepiva protiv hepatitisa B. Međutim, nema znanstvenih dokaza da je multipla skleroza uzrokovana cjepivom protiv hepatitisa B ni da se bolest pogoršala zahvaljujući tom cjepivu. Prema tome, bolesnici koji boluju od multiple skleroze, ako je to potrebno, radi vlastite zaštite, mogu i trebaju se cijepiti cjepivom protiv virusa hepatitisa B.

Multipla skleroza je autoimuna upalna bolest gdje vlastita protutijela organizma napadaju središnji živčani sustav uništavajući mijelinsku ovojnicu aksonalnog završetka živca, a ponekad i sam akson.

Način na koji će se bolest očitovati ovisi o mjestu gdje je oštećenje nastalo. Karakteristično je da se stanice obrambenog sustava (limfociti, makrofagi) nakupljaju oko vena u području moždanog parenhima, u moždanom deblu, vidnim živcima te u kralješničkoj moždini. Obrambene plazma-stanice koje proizvode protutijela mogu se naći na mjestima oštećenja središnjeg živčanog sustava, dok se u likvoru može naći povišena razina protutijela (IgG).

Uloga imunološkog sustava i alergijske reakcije u nastanku multiple skleroze
Iako znanstvenici nisu još otkrili tvar koja započinje proces oštećivanja mijelina i živca, poznati su mnogi čimbenici koji su uključeni u taj proces. Egzacerbacija (pogoršavanje bolesti) ili akutizacija multiple skleroze započinje kada se mijelin upali i nabubri. Ovo područje upale naziva se lezijom. Male krvne žilice u tom području se prošire i propuštaju krv u tkivo. Upalne stanice oslobađaju se iz krvi i počinju napadati mijelin. Većina znanstvenika vjeruje da je multipla skleroza ”autoimuna bolest” – bolest u kojoj bijele krvne stanice napadaju stanice vlastitog organizma.

Za multiplu sklerozu važna su dva tipa bijelih krvnih stanica; veće stanice poznate su kao makrofagi, a manje stanice zovu se limfociti i dalje se dijele na mnogo podtipova. Makrofagi čiste područja upale, okružujući i probavljajući sastojke nastale raspadanjem tkiva, u ovom slučaju mijelin.

Među mnogim tipovima limfocita nalaze se i B-limfociti i T-limfociti. B-limfociti se proizvode u koštanoj srži i stvaraju imunoglobuline (tzv. gamaglobuline ili protutijela), a nakupljaju se u i oko oštećenog mijelina. T-limfociti nastaju u prsnoj žlijezdi i tonzilama. Povećan broj T-limfocita može se vidjeti u cerebrospinalnom likvoru za vrijeme egzacerbacije multiple skleroze.

Glijalne stanice su potporne stanice živčanog sustava i one ne provode živčane impulse. Jedan od tipova glijalnih stanica važnih za multiplu sklerozu su oligodendrociti. Te stanice proizvode i hrane mijelin te ga ponekad mogu i obnoviti, a taj se proces naziva remijelinizacijom. Kada nastupi remijelinizacija, bolesnik osjeća oporavak ili remisiju bolesti. Nažalost, u mnogim slučajevima, oligodendrociti se s vremenom smanje ili nestanu i ne može doći do remijelinizacije.

Mijelin se nalazi i izvan središnjeg živčanog sustava, u perifernom živčanom sustavu (njega sačinjavaju živci koji povezuju kralješničku moždinu s rukama i nogama) i u autonomnom živčanom sustavu koji kontrolira nevoljne tjelesne funkcije, kao što su disanje, znojenje i kucanje srca. Budući da se u tim sustavima nalazi druga vrsta oligodendrocita, multipla skleroza ih ne zahvaća. Ipak, moguće je da manji broj bolesnika s multiplom sklerozom ima i simptome zbog poremećene funkcije autonomnog živčanog sustava.
Veliku ulogu u multiploj sklerozi imaju i astrociti, stanice koje podupiru i hrane aksone. Njihov broj i veličina povećava se u područjima oštećenog mijelina, a vjerojatno se priljubljuju uz akson sprječavajući tako proces remijelinizacije.

Prekomjerni rast astrocita naziva se glioza i odgovoran je za nastanak ožiljaka (plaka). Ovo područje ožiljnog tkiva prikazat će se na magnetskoj rezonanciji kao bijela mrlja. Njihova veličina, broj i lokacija određuju tip i ozbiljnost simptoma, a liječniku omogućuju vizualizaciju promjena čime se može pratiti progresija, odnosno napredovanje bolesti. Plakovi mogu zahvaćati jedan živac ili se prostirati preko nekoliko njih. Različite su veličine, od veličine pribadače ali i do 3 cm u promjeru. Kako se plakovi spajaju ili povećavaju, funkcioniranje središnjeg živčanog sustava se pogoršava.
Zanimljivo je da su plakovi često veoma rasprostranjeni kroz cijeli mozak i kralješničnu moždinu, ali mnogi ne uzrokuju vidljive simptome. Pojam multipla skleroza proizlazi iz otkrića ovih plakova, ožiljaka odnosno skleroze. O autoimunoj bolesti govorimo u slučajevima kad je osoba ”alergična” na vlastito tkivo te proizvodi protutijela koja napadaju zdrave stanice. Druge autoimune bolesti su, primjerice, reumatska groznica, reumatoidni artritis, lupus i mijastenija. Mnogi znanstvenici podupiru ideju da je multipla skleroza bolest koju započinje virus, a s vremenom se razvije autoimuna bolest. Oko 30-60% novih kliničkih ataka multiple skleroze nastupa kratko nakon beznačajne virusne bolesti, kao što su prehlada ili gripa. Ako je imunološki sustav već opterećen ”sporodjelujućim” virusom, nedavno stečena virusna bolest može vjerojatno pridonijeti razvoju multiple skleroze. Prema nekim teorijama, imunološki sustav pogrešno interpretira dio mijelina kao dio strukture virusa (tzv. molekularna mimikrija). Protutijela tada greškom uništavaju mijelin. Prema drugima, virusna infekcija oštećuje mijelin te dolazi do otpuštanja male količine mijelina u krv što rezultira autoimunim odgovorom na ”stranu” tvar. Liječenje s beta interferonom smanjuje frekvenciju i ozbiljnost egzacerbacija multiple skleroze. U osoba koje imaju autoimunu bolest kao što je dijabetes tipa 1, bolest štitnjače, upalne bolesti crijeva (npr. Crohnovu bolest, ulcerozni kolitis) postoji veća vjerojatnost da će se kod njih, kao komplikacija osnovne bolesti, razviti multipla skleroza.