多发性硬化的影像学主要依赖磁共振检查，头颅磁共振可以显示出多发性硬化患者的脑白质脱髓鞘病灶，常见于侧脑室旁，特别是侧脑室的前角和后角周围，在半卵圆中心和胼胝体有时也可以见到多发性的融合斑。

病灶呈条索状、手指样，其长轴和侧脑室的长轴垂直，分布比较规律，在脑干、小脑或者脊髓也可以见到斑点状的不规则病灶。如果患者病程反复发作，持续时间较长，还会发现脑室系统的扩张以及脑白质萎缩，能够观测到脑沟增宽、脑回变窄。