Alzheimerren gaixotasuna neuronak eta sinapsiak galtzearekin ezaugarritzen da, kortexe zerebralean eta zenbait gune subkortikalenetan. Galera honek kaltetutako eskualdeen atrofia nagusia dakar, besteak beste, lobulu tenporala eta parietal lobua, eta kortexe frontalaren zatiak eta giruso zingularra. Degenerazioa garun-korrontearen nukleoetan ere ageri da, hala nola locus coeruleus. MRI eta PET erabiliz egindako azterketek AD duten pertsonetan garuneko eskualde espezifiko batzuen tamainaren murrizketak dokumentatu dituzte, Alzheimerreko gaixotasun kognitibo arinetik Alzheimerraren gaixotasunera igaro ahala, eta adineko heldu osasuntsuekiko antzeko irudiekin alderatuz gero.
beta-amiloide peptidoaren gordailuak eta zelula materiala neuronen kanpoaldean eta inguruan