U roztroušené sklerózy napadá obranný systém těla – imunitní systém – nervy centrálního nervového systému. Za normálních okolností imunitní systém rozeznává a napadá pouze cizorodý materiál, jako např. bakterie, viry, nádorové buňky a obecně nepostihuje normální tkáně organismu. U RS, která je považována za „autoimunní“ onemocnění, imunitní systém nerozlišuje mezi cizí a vlastní tkání CNS a napadá myelinové pochvy nervových vláken. Důsledkem může být též poškození nervového vlákna, které leží pod ní.
Demyelinizace nervových vláken je způsobena zánětem, při němž specializované buňky imunitního systému cestují do CNS a uvolňují chemické látky a/nebo aktivují buňky, které ničí materiál, který mylně považují za „cizí“. Poškození nervových vláken způsobené imunitním systémem vede k poruchám čití a potížím při pohybu končetin, což je způsobeno nesprávným přenosem nebo úplným selháním přenosu nervových impulsů.