El estudio y comprensión del deterioro cognitivo en los pacientes de esclerosis múltiple (EM) resulta esencial para entender esta enfermedad. El uso de las técnicas de neuroimagen puede aportar datos a la comprensión de la naturaleza de dichos déficits, así como a su evolución. Durante los últimos años, se ha producido un marcado incremento de trabajos que evalúan la relación entre el deterioro cognitivo de esta población clínica y diversas variables patológicas obtenidas mediante técnicas de neuroimagen clásicas, así como mediante el uso de otros procedimientos de desarrollo más reciente. Los resultados de los estudios que usan técnicas de neuroimagen estructural han revelado la importancia de procesos atróficos en el deterioro cognitivo de la EM. Sin embargo, esta información debe complementarse con la aportada por otros procedimientos más novedosos acerca de alteraciones en la sustancia blanca y en la sustancia gris de ‘apariencia normal’. Por otra parte, los estudios que han empleado técnicas de resonancia magnética funcional han mostrado la existencia de distintos procesos de neuroplasticidad que pueden enmascarar la relación entre los índices morfológicos de daño cerebral y el rendimiento cognitivo de los pacientes con EM. Estos procesos no deben ignorarse, en tanto que pueden compensar las alteraciones cognitivas de esta población clínica. El presente trabajo de revisión intenta aportar una visión crítica e integradora de los estudios dedicados a evaluar la relación entre el deterioro cognitivo de la EM y diferentes tipos de información aportados por las técnicas de neuroimagen.