A idade de início varia de 15 a 60 anos, tipicamente de 20 a 40 anos; as mulheres costumam ser um pouco mais afetadas.
A neuromielite óptica (doença de Devic), anteriormente considerada uma variante de EM, atualmente é considerada uma doença distinta.
Ocorrem áreas localizadas de desmielinização (placas), com destruição da oligodendróglia, inflamação perivascular e alterações químicas nos constituintes lipídicos e proteicos da mielina, dentro e ao redor das placas. Dano axonal é comum, e corpos celulares neuronais também podem ser danificados.
Há desenvolvimento de gliose fibrosa nas placas que são disseminadas pelo sistema nervoso central, principalmente na substância branca, em particular nas colunas laterais e posteriores (especialmente nas regiões cervicais), nervos ópticos e áreas periventriculares. Os tratos no mesencéfalo, ponte e cerebelo também são afetados. A substância cinzenta no cérebro e na medula espinhal pode ser afetada, mas em extensão muito menor.
A esclerose múltipla caracteriza-se por vários deficits do sistema nervoso central, com exacerbações remissivas e recorrentes. Ocorrem em média uma exacerbação aproximadamente a cada 1 ou 2 anos, mas a frequência varia muito.
Embora a esclerose múltipla possa progredir e regredir de forma imprevisível, há padrões típicos de progressão:
Padrão de recidiva-remissão: exacerbações alternadas com remissões, quando ocorre recuperação parcial ou completa ou os sintomas permanecem estáveis. As remissões podem durar meses ou anos. As exacerbações podem ocorrer espontaneamente ou ser desencadeadas por infecções como influenza.
Padrão progressivo primário: a doença progride gradualmente sem remissões, apesar de haver platôs temporários em que a doença não progride. Diferentemente do padrão recidiva-remissão, não há exacerbações evidentes.
Padrão progressivo secundário: esse padrão começa com recidivas alternadas com remissões (padrão recidiva-remissão), seguidas de progressão gradual da doença.