老年性痴呆的病理特征主要有： 
① 脑萎缩：老年性痴呆病人脑部主要的宏观变化是大脑皮质的普遍萎缩，尤以颞、顶及前额区的萎缩最明显。患者脑沟增宽、脑室扩大，脑脊液体积增加，脑重量约比正常人降低100克左右。 
②神经细胞的丧失：细胞丢失的主要区域包括大脑皮质联合区、海马、内侧嗅皮质、杏仁核、嗅球和少数皮质下核团如前脑基底部的Meynrt氏核、外侧下丘脑等。老年性痴呆患者海马的损害为其近期记忆障碍提供了很好的解释，边缘系统的其他区域如嗅球、嗅皮质、杏仁核和下丘脑的病理性损失则常可能与老年性痴呆病人的异常行为如失控性暴行和食欲异常有关。
③神经原纤维缠结；老年性痴呆患者的神经细胞常出现神经原纤维缠结，呈双股螺旋状丝。缠结特别多见于新皮质的锥体细胞，如额叶、颞叶以及海马和杏仁核。
④老年斑：老年斑主要由淀粉样蛋白在细胞外沉积而成。老年斑常 出现在海马回和额叶皮质，而基底节、丘脑、小脑也有发现。老年斑在老年性痴呆病人和正常老年人脑中均常见，但前者脑中数量远比后者为多。
⑤颗粒空泡变性：老年性痴呆的另一个病理特征是神经元内颗粒空泡变性，由胞浆内成簇的空泡组成。
总之，老年性痴呆的病理学改变包括神经原纤维缠结、老年斑、颗粒空泡变性、神经元丧失。受累神经元进行性变性，蛋白合成活性降低，神经细胞传递受损，神经元功能、细胞连接性和突触的关系被破坏，患者出现持续性的智能损害而致痴呆。