Základem klinických obtíží je zánětlivé postižení centrálního nervového systému, tj. mozku a míchy.
Příčinou postižení centrálního nervového systému u RS je autoimunitní zánět. Imunitní systém (IS) se obrátí proti vlastnímu tělu (tzv. autoimunita) a napadá myelinové obaly nervových vláken v mozku a míše. Zánět napadá myelinové obaly nervových vláken, ta v důsledku toho přestávají plnit svou funkci, kterou je rozvádění nervových vzruchů po těle. Napadená nervová vlákna, která již nejsou chráněna obaly, se ztenčují a dochází k zániku postižených nervových buněk. Jelikož zánět může postihnout jakoukoliv část mozku a míchy, může mít nemoc velmi rozmanité projevy.
Základní funkcí IS je totiž chránit člověka před infekcemi a tělu cizími strukturami (např. nádorovými nebo odumřelými buňkami). K tomu je IS velmi dobře vychován a jeho buňky umí dobře rozpoznávat vlastní, zdravé buňky, kterých si nevšímají, a buňky cizí, které většinou rychle zlikvidují. V případě autoimunitních nemocí je právě problém v tom, že se IS splete a začne napadat vlastní tkáně. Autoimunitních nemocí je celá řada, např. lupénka (IS napadá kožní buňky), revmatoidní artritida (jsou napadány kloubní struktury), Crohnova nemoc s poškozením střeva nebo RS. U roztroušené sklerózy jsou cílem útoku struktury mozku a míchy. Podle toho, kde zánět aktuálně vzplane, může mít pacient různé klinické obtíže. Nejčastěji se jedná o poruchy citlivosti (stěhovavé necitlivosti, brnění, bolesti), poruchy hybnosti (obrny končetin) či zraku (typickým projevem je jednostranná porucha, jakoby vidění přes igelit nebo špinavé sklo, často doprovázená bolestí oka při pohybu, nebo výpadky zorného pole). Může být ale i porucha stability, závratě, dvojité vidění, poruchy svěračů či nálady (nejčastěji deprese). Proč k poruše v IS dojde, není dnes ještě zcela přesně známo, téměř jistě ale víme, že jedním z faktorů je vrozená dispozice (Oksenberg, Barazini et al. 2008). Tedy pacient se již narodí s určitou poruchou ve svých genech, které řídí činnost IS a tyto geny dávají buňkám IS špatné signály. Určitě dnes víme, že se nejedná o jeden gen, nýbrž o skupinu genů (polygenní onemocnění). Zřejmě kombinace dobrých a špatných genů je do určité míry odpovědná za tíži postižení. Samotné geny ale nestačí. Obdobnou dispozici mají totiž statisíce lidí v populaci, a přesto nemoc nikdy nedostanou. Vrozená dispozice se tedy musí ještě v průběhu života s něčím setkat. Z vnějších faktorů, které spustí tuto připravenou dispozici, jsou nejvíce podezírány různé virové infekce (zejména skupina herpetických virů způsobující např. infekční mononukleózu nebo opary), dále kouření a nedostatek vitamínu D. Role vitamínu D je velmi zajímavá. Tento vitamín se vytváří vlivem slunečního záření v kůži, a tedy je logické, že jeho hladina bude podstatně vyšší u lidí žijících blíže k rovníku. Tomu odpovídá i výskyt RS, kdy skutečně nejnižší výskyt je kolem rovníku a směrem od rovníku na sever a na jih se počty pacientů významně zvyšují. Pravděpodobně kritické je již období vývoje plodu v děloze, kdy vitamín D má důležitou úlohu právě ve správné výchově buněk imunitního systému. Pokud ho má matka nedostatek, tak už v tomto období se může IS plodu vyvíjet nesprávně (Ramagopalan, Maugeri et al. 2009). Neznamená to ale, že by měly těhotné ženy masivně nadužívat vitamín D. Tímto vitamínem je totiž možné se i předávkovat a doporučenou dávku je nutno konzultovat s lékařem.
Přesné poznání faktorů způsobujících RS a vztahů mezi nimi je v současnosti cílem velmi intenzivního výzkumu. Pokud se nám v budoucnu podaří lépe rozpoznat např. jednotlivé geny, které jsou odpovědné za tíži nemoci, tak budeme moci již na počátku nemoci daleko lépe určit prognózu konkrétních pacientů. Tady nás ale čeká ještě velký kus práce.
Nyní tedy víme, co nemoc pravděpodobně způsobuje a jak se může projevovat. Dalším logickým krokem je zjistit, zda při daných obtížích, které vypadají jako RS, pacient skutečně RS má.
Proces zánětu je léčbou ovlivnitelný a je možné jej potlačit, naproti tomu ztrátu nervových vláken dosud není možno léčebně ovlivnit.