疾病最常进犯视神经、脑干、基底核、嵴髓，以及侧脑室周围的白质。白质主要由神经纤维构成，负责传递灰质脑区间的信息。多发性硬化症较少侵犯周边神经系统。更精确一点来说，多发性硬化症会造成寡突胶质细胞的丧失。寡突胶质细胞会产生和维持包覆神经纤维的髓鞘，帮助动作电位的传导；若寡突胶质细胞受到进犯，可能会导致髓鞘消失或变薄，甚至使神经元的轴突受损退化。髓鞘消失后，神经元的传导效率会下降，因此寡突胶细胞会启动的程序修复髓鞘。这种修复现象可以疾病初期看到，但寡突胶的修复能力并无法完全重建髓鞘。若髓鞘反覆受损，再髓鞘化的