阿爾茨海默症具有家族聚集性，約20%的患者有陽性家族史，其一級親屬有很大的患病危險性。分子生物學研究證明，第21、19、14和1號染色體上有異常基因位點，這些受累基因所編碼的蛋白質分別爲：β澱粉樣蛋白(β-AP)、載脂蛋白E(ApoE)、早酪蛋白-1(PS-1)和早老蛋白-2(PS-2)。這些基因的突變和多肽性改變與AD發病有關。β-AP是由β-澱粉樣前體蛋白(β-APP)異常裂解而生成的，是老年斑形成的主要成分。Apo E基因是影響老化途徑最重要的遺傳學因素之一，遲發性家族性AD和散發性AD發生的危險性均與Apo E4等位基因的量有依賴關係。
與阿爾茨海默症相關的遞質改變有乙醯膽鹼系統、單胺系統、胺基酸類和神經肽遞質，其中膽鹼乙醯轉移酶和乙醯膽鹼類遞質的減少是AD的重要原因。神經藥理學研究證實，AD患者有大腦皮質和海馬部位乙醯膽鹼轉移酶活性降低，直接影響了乙醯膽鹼的合成和膽鹼能系統的功能。此外，AD無患者生長抑素、促腎上腺皮質釋放因子及去甲腎上腺素均明顯減少，多巴胺羥化酶活性均顯着降低。
實驗證明，使羊腦組織變形的病毒接種於小白鼠腦內可出現典型的老年斑。體外實驗顯示，皰疹病毒感染能使嗜鉻細胞PC12 細胞乙醯膽鹼轉移酶水平降低。提示病毒感染可能是本病的原因之一。
部分AD患者腦內鋁濃度可達正常腦的10-30倍，老年斑(SP)核心中有鋁沉積、偷襲致癡呆時亦可見腦鋁增多，因此，推測鋁與癡呆有關。但鋁是癡呆的原因抑或結果尚不十分清楚。
免疫功能紊亂，自由基損傷
免疫功能紊亂，自由基損傷等均有與AD的發病有關。AD的腦反應性抗體比對照組高20%，說明本病患者的自身抗體含量增加，可能對神經元的消失和衰老起作用。
