שורש  המחלה  הוא הרס והיעלמות הדרגתית של התאים העוטפים את תאי העצב וסיבי העצב היוצאים מהם (האכסונים). תאים אלה מייצרים מיאלין, חלבון עשיר בשומן, העוטף את תאי העצב ומבודד אותם. בהעדר בידוד הפעילות החשמלית שלהם פוסקת ונגרמים ליקויים נוירולוגיים עד כדי שיתוק חלקי או מלא של שרירים המקבלים עיצבוב שמקורו בתאי העצב שנפגעו.  תאי העצב  בכל מקום יכולים להיפגע כך שהליקויים מזוהים במוח ,בכל חלקיו, בעצבים היוצאים מהמוח, במיוחד עצב הראייה וכן בחוט השדרה ,לכל אורכו.

הפגיעה בתאי המעטפת (תאי גלייה) היא, ככל הנראה, עקב תהליך אוטואימוני. כשהתהליך מתחיל הוא מעורר תגובה דלקתית המעצימה את הפגיעה.

מהם התסמינים של טרשת נפוצה?

כלל הסימן הראשון הוא לרוב  מוקדי וקל. חולשה של שריר מסוים או קבוצת שרירים, או הפרעה בתחושה באזור מסויים. הפגיעה לכולה להיות במערכת העצבים הרצונית או האוטונומית. בפועל- ראייה כפולה עקב  חולשה של אחד משרירי גלגל העין היא לעיתים הסימן הראשון. או חולשה של אחת הגפים, או הפרעה בשיווי משקל, או  רעידות של קבוצת שרירים (סימן לחולשת השריר). לעיתים רחוקות הסימן הראשון יכול להיות שיתוק חולף של הגפיים, מימין או משמאל. פעמים רבות ההפרעה הראשונה היא בתחושה, רדימות של יד או קבוצת אצבעות, תחושת נימול. או ירידה פתאומית עד כדי עיוורן בעין אחת. לאחר האירוע הראשון חל לרוב שיפור  והתייצבות עד להתקף הבא שעלול להחמיר פגיעה קיימת או להתבטא בפגיעה במקום אחר.

למחלה צורות שונות. בחלק מהחולים  היא התקפית. אחת למספר חודשים מתרחש התקף חריף  ואז נסיגה חלקית או שלמה של הסימנים .במהלך ההתקפים מצטברים נזקים  ביכולת תנועה, ביציבות  בתחושה ובפעילות של המערכת האוטונומית כמו הפרעות בשליטה על מתן השתן, הזעה . יש חולים בהם המחלה מתקדמת בהדרגה ללא עליות ומורדות. קצב ההתקדמות ומידת הנזק שונים מאד מחולה לחולה. יש חולים שגם לאחר שנים רבות ההגבלות שלהם קלות , ויש אחרים שהסובלים מהגבלות קשות עד כדי הפרעה קשה בניידות, הפרעות בראיה וכן פגיעות מוחיות מסוגים אחרים, כולל  הפרעות בדיבור, ואף פגיעה היכולת החשיבה.