特征性病理改變是中樞神經系統白質內多發性脫髓鞘斑塊，多位于側腦室周圍，伴反應性膠質增生，也可有軸突損傷。病變可累及大腦白質、脊髓、腦干、小腦和視神經。腦和脊髓冠狀切面肉眼可見較多粉灰色分散的形態各異的脫髓鞘病灶，大小不一，直徑1～20mm，以半卵圓中心和腦室周圍，尤其是側腦室前角最多見。鏡下可見急性期髓鞘崩解和脫失，軸突相對完好，少突膠質細胞輕度變性和增生，可見小靜脈周圍炎性細胞（單核、淋巴和漿細胞）浸潤。病變晚期軸突崩解，神經細胞減少，代之以神經膠質形成的硬化斑。
