根據臨床表現與實驗室檢查結果間接推論作出診斷。 典型的多發性硬化症病例通常根據臨床徵象就能有把握確定診斷。 在首次發作後只能懷疑為MS。 到後來， 病史中有反復的緩解與復發， 再加上中樞神經系統內散在於多個區域的多發病變的臨床證據， 則高度提示為MS。 但也必須考慮其他的一些可能性。
MRI是診斷多發性硬化症最為敏感的腦成像技術， 可顯示多發的脫髓鞘斑塊。 它也可以顯示延髓與脊髓交界處一些可以治療的非脫髓鞘性病變， 這些病變可偶爾引起不定的而且波動的運動和感覺症狀譜，
CT造影劑增強的CT掃描也能顯示多發性硬化症病變；加倍碘劑的用量並延遲掃描的時間("加倍劑量延遲性CT掃描")可提高病灶的發現率。
在大部分多發性硬化症的症狀病例中腦脊液都有異常。 IgG可＞13%， 淋巴細胞計數與蛋白含量可稍有增高， 但這些變化都非疾病特徵性。 在高達90%的MS病例中， 腦脊液瓊脂凝膠電泳顯示出少克隆帶， 提示在腦內有IgG的合成， 但是少克隆帶不出現也不能排除MS。 IgG的水準與疾病的嚴重程度有聯繫。 在急性脫髓鞘過程中， 腦脊液中髓磷脂鹼性蛋白可有增高。 誘發電位是感覺系統受到刺激後在腦部的電位反應記錄。 在多發性硬化症的症狀早期，
