肉眼觀察老年癡呆患者的腦標本, 可見彌漫性或局限性、對稱性或非對稱性、明顯或不明顯的大腦萎縮, 萎縮嚴重者可見腦溝變深、腦回變窄。
神經組織病理學特點為複合性表現分佈於大腦皮質、還皮質下結構及基底內。 老年斑和神經元纖維纏結其特徵性改變, 另外還可見一定數量的顆粒空泡變性、平野小體和神經元減少。 老年斑是神經細胞外的斑塊狀沉積, 其核心含有澱粉樣肽, 並圍繞變性的軸索、樹突突起、類澱粉纖維和膠質細胞及其突起。 神經元纖維纏結是由異常細胞骨架組成的神經元內包涵體,
平野小體在HE染色切片中呈突出的桃紅色, 均質狀定位在海馬錐體細胞的細胞質中。 海馬的神經元減少最嚴重, 近半數的神經元受累, 多分佈在HI區錐體細胞, 而H2區和終板區很少受累。