Se caracteriza por la aparición de lesiones focales, o placas, en diversas localizaciones del SNC, constituidas por desmielinización, inflamación y reacción glial. Aunque tradicionalmente se consideraba como una enfermedad de la sustancia blanca, actualmente se conoce que también existe afectación de la sustancia gris. Aunque su patogenia no está clara, en la EM se produce una activación anómala del sistema inmune generando una respuesta inflamatoria que daña de forma selectiva el SNC. En esta respuesta están implicados tanto los linfocitos B y T, como también células de la inmunidad innata. Hasta el momento, no se conoce el antígeno frente al que se genera la respuesta inmune. En las fases progresivas, la inflamación periférica disminuye y la respuesta inmune se restringe al SNC, aunque el daño a este nivel también está asociado con un proceso degenerativo con destrucción de los axones crónicamente desmielinizados, daño y disfunción de los astrocitos y activación de la microglía. La etiología es desconocida, sin embargo, parece clara la existencia de una predisposición genética sobre la que actúan factores ambientales.
El uso de preparaciones de CBD y THC está indicado para tratamiento para la mejoría de los síntomas en pacientes adultos con espasticidad moderada o grave debida a la esclerosis múltiple (EM) que no han respondido de forma adecuada a otros medicamentos antiespásticos. Se demostró en modelos animales de EM y espasticidad, los agonistas de los receptores CB han mostrado reducir la rigidez de las extremidades y mejorar la función motora. Los antagonistas CB evitan estos efectos y los ratones con CB1 inactivados muestran una espasticidad más grave.