MRI比CT更為敏感地顯示大腦、腦干、視神經和脊髓的無癥狀性軸周性硬化性腦炎斑。80% MS病例有多發性病灶。應該指出腦室周圍信號增強可見于多種病理過程，甚至見于正常人，特別是老齡人。在后者，腦室周圍的改變較MS時程度較輕、邊界較平滑。散在的大腦軸周性硬化性腦炎病灶并無特異的MRI表現。在T2加權像可見數個非對稱性、邊界清楚、緊靠腦室表面的病灶，通常提示Ms。于纖維走行相應、放射狀分布的脫髓鞘性改變特別支持診斷。有些病灶在急性期可通過雙倍或三倍正常量的釓（gadolinium）顯示強化。連續的MRI檢查可顯示疾病的發展。