A doença é causada pela perda da mielina (substância com a função de fazer com que o impulso nervoso percorra os neurônios), o que leva à interferência na transmissão dos impulsos elétricos cerebrais. Esse processo é chamado de desmielinização. A mielina está presente em todo o sistema nervoso central e, por isso, qualquer área do cérebro pode ser acometida, causando diferentes sintomas, conforme a região afetada. Segundo o médico do Dona Helena, os pacientes podem se recuperar total ou parcialmente dos ataques individuais de desmielinização. Isso define o curso clássico da doença, ou seja, os surtos e remissões (períodos em que a doença se manifesta, intercalados com períodos sem manifestação).