Bệnh đa xơ cứng thường gây viêm lặp đi lặp lại phá hủy màng bọc myelin của dây thần kinh, để lại nhiều vùng mô sẹo dọc theo lớp phủ ngoài của các tế bào thần kinh, gây hậu quả làm chậm hoặc tắc đường truyền xung điện thần kinh. Bệnh thường diễn tiến trong vài ngày, vài tuần hoặc vài tháng xen kẽ thời gian không có triệu chứng nhưng hay tái phát.

Bệnh nhân bị đa xơ cứng thường có những biểu hiện sau: suy yếu ở một hoặc nhiều chi, liệt một hoặc nhiều chi, run rẩy ở một hoặc nhiều chi, co thắt cơ (hiện tượng co thắt này diễn ra gần như tự động, bệnh nhân không kiểm soát được ở các nhóm cơ), cử động khác thường, tê liệt, tê buốt, đau đớn, mất thị lực, mất khả năng phối hợp động tác và cân bằng tư thế, mất trí nhớ hoặc không có khả năng phán đoán, mệt mỏi. Độ nặng nhẹ của các triệu chứng tùy thuộc vào từng đợt tấn công. Bệnh nhân có thể bị sốt hoặc các cuộc tấn công trở nên nặng hơn khi tắm nước nóng, hay ra ngoài ánh nắng và bị căng thẳng thần kinh.

Trên thực tế, biểu hiện bệnh đa xơ cứng của mỗi bệnh nhân một khác cả về mức độ trầm trọng và diễn tiến của bệnh. Chẳng hạn, có những bệnh nhân chỉ có một vài lần xuất hiện bệnh và bị mất chức năng nhẹ. Trong khi nhiều bệnh nhân lại gặp phải tình trạng đa xơ cứng với hàng loạt các lần bệnh trầm trọng tái phát, xen kẽ là những quãng thời gian hồi phục. Một số bệnh nhân khác gặp phải chứng bệnh được gọi là "diễn tiến" có thể là bệnh "chính yếu" hoặc có thể là "thứ yếu". Ở thể đa xơ cứng chính yếu - diễn tiến thì tình trạng bệnh càng ngày càng tiến triển xấu đi, cơ hội hồi phục ít. Nhưng với thể đa xơ cứng thứ yếu - diễn tiến, bệnh biểu hiện với một loạt các đợt tái phát và hồi phục nhưng vẫn tiến triển nặng dần theo thời gian. Hầu hết bệnh nhân mắc bệnh đa xơ cứng ở tình trạng tái phát - thuyên giảm hoặc thứ yếu - diễn tiến.