Shkaqet e sakta të sëmundjes së Alzheimerit nuk janë kuptuar plotësisht. Në nivelin bazë, proteinat e trurit nuk funksionojnë si zakonisht. Kjo prish punën e qelizave të trurit, të quajtura neurone dhe inicion një sërë ngjarjesh patologjike. Neuronet dëmtohen dhe humbasin sinapsat (lidhjet) me njëri-tjetrin. Ato përfundimisht vdesin.

Shkencëtarët besojnë se sëmundja e Alzheimerit shkaktohet nga kombinimi i faktorëve gjenetikë, stilit të jetesës dhe mjedisit – që ndikojnë në tru me kalimin e kohës. Në më pak se 1% të rasteve, sëmundja e Alzheimerit shkaktohet nga ndryshime specifike gjenetike që e bëjnë të sigurt që një person ta zhvillojë sëmundjen. Në këto raste, sëmundja zakonisht fillon në moshën e mesme.

Zhvillimi i sëmundjes fillon vite përpara simptomave të para. Dëmi më shpesh fillon në zonën e trurit që e kontrollon kujtesën. Humbja e neuroneve përhapet në një model disi të parashikueshëm në zona të tjera të trurit. Në fazën e fundit të sëmundjes, truri tkurret ndjeshëm.

Studiuesit që përpiqen të kuptojnë shkakun e sëmundjes së Alzheimerit janë fokusuar në rolin e dy proteinave:

• Beta-amiloidi është fragment i një proteine më të madhe. Kur këto fragmente grumbullohen së bashku, ato duket se kanë një efekt toksik mbi neuronet dhe prishin komunikimin midis qelizave të trurit. Këto grumbullime formojnë depozita më të mëdha të quajtura pllaka amiloide, të cilat përfshijnë gjithashtu mbeturina të tjera qelizore.
• Proteinat tau luajnë një rol në mbështetjen e brendshme të qelizave të trurit dhe sistemin e transportit për të transportuar lëndë ushqyese dhe materiale të tjera thelbësore. Në sëmundjen e Alzheimerit, proteinat tau ndryshojnë formë dhe organizohen në struktura të quajtura ngatërrime neurofibrilare. Ngatërresat prishin sistemin e transportit dhe shkaktojnë dëme në qeliza.