Alzheimeri tõve iseloomustab neuronide ja sünapside kadumine ajukoores ja teatud subkortikaalsetes piirkondades. Selle kaotuse tagajärjel tekib kahjustatud piirkondade suur atroofia, sealhulgas ajukoore ja parietaalkoore ning eesmise ajukoore ja cingulate gyrus osade degeneratsioon. Degeneratsioon esineb ka ajupuu tuumades nagu locus coeruleus. MRI ja PET-uuringud on dokumenteerinud teatud aju piirkondade suuruse vähenemist AD-ga inimestel, kui nad arenevad kerge kognitiivse häire Alzheimeri tõve ja võrreldes samalaadsete tervete vanemate täiskasvanute piltidega. Nii amüloidplaadid kui ka neurofibrillad on selgelt nähtavad mikroskoobi abil nende ajus, keda on tabanud AD-ga.
beeta-amüloidpeptiidi ja rakumaterjali ladestumised väljaspool ja ümber neuroneid