MS-tauti diagnosoidaan tyypillisten oireiden, neurologin tekemän arvion, magneettikuvauksen sekä selkäydinneste-tutkimuksen perusteella. MS-taudin toteamiseen käytettävät tutkimukset ovat vaarattomia. Aivojen ja toisinaan myös selkäytimen magneettikuvaus tehdään molemmista päistä avoimessa magneettikuvauslaitteessa 30–60 minuutin ajan kestävässä tutkimuksessa, jonka yhteydessä saatetaan laittaa suoniyhteyden kautta suonensisäistä tehosteainetta. Selkäydinestetutkimus puolestaan tehdään useimmiten poliklinikalla lannepistolla otettavasta näytteestä.
Tutkimuksilla etsitään merkkejä hermoston tulehduksellisista muutoksista.