Introdução: A esclerose múltipla (EM) é uma doença desmielinizante, crônica e incapacitante que afeta o sistema nervoso central (SNC) e pode manifestar-se clinicamente por meio de surtos ou progredir de forma silenciosa. Atualmente, estudos convencionais de ressonância magnética (RM) apresentam limitações na detecção de alterações da substância branca aparentemente normal de indivíduos com EM, como, por exemplo, lesões microscópicas, que podem ser responsáveis por uma piora clínica silenciosa da doença. A imagem de difusão de tensor (DTI) é uma técnica avançada de RM que permite detectar alterações microscópicas cerebrais por meio da análise de fascículos e tratos. Outra técnica avançada é a volumetria cerebral, cujo objetivo é avaliar o volume de determinadas estruturas cerebrais e correlacioná-lo com parâmetros clínicos. Objetivo: Avaliar, ao longo de 12 anos, os parâmetros de imagem relacionados à incapacidade física e cognitiva em pacientes com esclerose múltipla remitente-recorrente. Metodologia: Foram selecionados 42 pacientes e 30 controles de uma coorte prévia, em que foram avaliados no baseline e 6 anos. Neste estudo, esses pacientes foram avaliados após 12 anos. Foram analisados parâmetros de imagem relacionados à piora física (EDSS, 9-HPT, T25-FW) e cognitiva (memória verbal e visual, velocidade de processamento de informações e fluência verbal), incluindo métricas de DTI [anisotropia fracionada (FA), difusividade axial e difusividade radial] e de volumetria (tálamo, estriado, corpo caloso e córtex cerebral). Resultados: Observaram-se valores menores de FA e de volumetria no grupo EM. Tanto as métricas do DTI quanto a volumetria apresentaram associações com parâmetros clínicos. Em relação às trajetórias, o trato corticoespinhal se relacionou com T25-FW, o corpo caloso e o córtex cerebral se associaram com o 9-HPT. Conclusão: Alterações microscópicas (DTI) e macroscópicas (volumetria) associam-se a piores desfechos em pacientes com esclerose múltipla, sendo possíveis marcadores de evolução clínica.