1、AD的神經病理
腦重減輕，可有腦萎縮、腦溝回增寬和腦室擴充。SP和NET大量出現于大腦皮層中，是診斷AD的兩個主要依據。
（1）大腦皮質、海馬、某些皮層下核團如杏仁核、前腦基底神經核和丘腦中有大量的SP形成。SP的中心是β淀粉樣蛋白前體的一個片斷。正常老人腦內也可出現SP，但數量比AD質患者明顯為少。
（2）大腦皮質、海馬及皮質下神經元存在大量NFT。NFT由雙股螺旋絲構成的。主要成分是高度磷酸化的tau蛋白。
2、神經化學
AD患者腦部乙酰膽堿明顯缺乏，乙酰膽堿酯酶和膽堿一酰轉移酶活性降低，特別是海馬和顳葉皮質部位。此外，AD患者腦中亦有其他神經遞質的減少，包括去家甲腎上腺素、5－羥色胺、谷氨酸等。
3、AD的分子遺傳學
已發現AD發病與遺傳因素有關。有癡呆家族史者，其患病率為普通人群的3倍。近年發現，三種早發型家族性常染色體顯著性遺傳（FAD）的AD致病基因，分別位于21號染色體、14號染色體和1號染色體，包括21號染色體上的APP基因，14號染色體上的早老素1恩基因及1號染色體上的早老素2基因。但需注意，此類FAD的癡呆病人，只占所有AD患者的2%左右。此外，載脂蛋白E（apoE）基因是老年型AD的重要危險基因。APOE基因位于19號染色體，在人群中有3種常見亞型，即ε2、ε3和ε4、ε5最普遍，ε4次之，而ε2則最少。有apoEε4等位基因者，患AD的風險增加，并可時發病年齡提前。但并非所謂帶apoEε4等位基因的人都會患上AD，亦有許多AD患者是沒有ε4等位基因的，國內亦有多個報道證實apoEε4是晚發型AD的危險因素之一。