Atrofi otak tidak selalu menyebabkan demensia, dan keduanya tidak selalu berhubungan. Atrofi otak mengacu pada pengurangan volume otak, atrofi otak fisiologis dapat terlihat jelas seiring bertambahnya usia pasien, gejala klinis mungkin tidak terlihat jelas, pencitraan mungkin menunjukkan pendalaman sulkus otak. Timbulnya penyakit Alzheimer berkaitan dengan penumpukan abnormal β-amiloid di otak. β-amiloid memiliki efek toksik pada sinapsis dan neuron di sekitarnya, yang dapat merusak membran sinapsis dan pada akhirnya menyebabkan kematian sel saraf. Penyakit Alzheimer dapat dimanifestasikan oleh CT sebagai atrofi hipokampus atau lobus parietal frontal, tetapi hal ini bukan satu-satunya kriteria diagnostik. Jadi, atrofi otak tidak sama dengan penyakit Alzheimer, tetapi lesi vaskular tertentu, yang menyebabkan suplai darah tidak mencukupi ke otak, dapat muncul sebagai atrofi otak dan juga dapat memengaruhi kecerdasan.