肉眼觀察腦萎縮明顯，腦回窄，腦溝寬，病變以額葉、頂葉及顳葉最明顯，側腦室及第三腦室擴張，繼發性腦積水。小腦及脊髓結構正常。
鏡下本病主要組織學病變為：（1）老年斑為細胞外結構，直徑為20~150μm，多見于內嗅區皮質，海馬CA-1區，其次為額葉和顳葉皮質。其中心為淀粉樣蛋白，周圍由銀染色陽性的神經細胞突起圍繞。其數目與癡呆成正比；（2）神經原纖維纏繞神經原纖維增粗，扭曲形成纏結，HE染色中較模糊，呈淡藍色，而銀染色最為清楚。電鏡下證實為雙螺旋纏繞的細絲構成，在海馬，杏仁核，顳葉內側的皮質錐體細胞多見。此變化是神經原趨向死亡的標志；（3）顆粒空泡變性神經細胞漿中出現小空泡，內含嗜酸顆粒，多見于海馬區的錐形細胞；（4）Hirano小體為神經細胞樹突近端棒形嗜酸性包含體，生化分析證實為肌動蛋白，多見于海馬錐體細胞。