La PML è simile alla sclerosi multipla, ma rispetto ad essa progredisce assai più rapidamente. Mentre nella sclerosi multipla è la mielina a essere interessata dal deterioramento, nella PML si osserva la distruzione delle cellule che producono la mielina stessa (con distruzione degli oligodendrociti e produzione di inclusioni nucleari). La maggior parte dei pazienti affetti da PML muore prima dei 4 mesi dall'insorgenza.