A hipótese da cascata amiloide relaciona o processo neurodegenerativo a um desvio no metabolismo da proteína precursora amiloide, com formação da proteína Beta-A42, placas amiloides, reação inflamatória, ativação da micróglia e astrócitos, citocinas e radicais livres, fosforilação da proteína Tau e formação de emaranhados neurofibrilares.

Um diagnóstico de episódio depressivo em idosos com sinais de comprometimento cognitivo é fator prognóstico favorável, por ser uma causa reversível das alterações de memória (pseudodemência), tendo probabilidade mais baixa para conversão em síndrome demencial progressiva do que no comprometimento cognitivo sem evidência de transtorno de humor.

A patologia da doença de Alzheimer inicia-se muitos anos antes dos primeiros sintomas de prejuízo cognitivo, com pesquisas tendo demonstrado evidências precoces de atrofia do córtex hipocampal, entorrinal, temporal e parietal.

Observa-se aumento na prevalência da demência de Alzheimer em indivíduos portadores de diabetes tipo 2. Também se observa, no cérebro de indivíduos com demência de Alzheimer, redução da insulina, do fator de crescimento semelhante à insulina e dos receptores de insulina, o que está associado à desregulação da liberação de neurotransmissores, redução da plasticidade sináptica e perda neuronal.