ภาวะสมองเสื่อมเกิดจากเซลล์สมองถูกทำลาย ความเสียหายนี้ขัดขวางความสามารถของเซลล์สมองในการสื่อสารระหว่างกัน เมื่อเซลล์สมองไม่สามารถสื่อสารได้ตามปกติ ความคิด พฤติกรรม และความรู้สึกก็จะได้รับผลกระทบไปด้วย  สมองมีหลายส่วนที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละส่วนมีหน้าที่ในการทำงานที่แตกต่างกัน (เช่น ความจำ การตัดสินใจ และการเคลื่อนไหว) ภาวะสมองเสื่อม เมื่อเซลล์บริเวณใดบริเวณหนึ่งได้รับความเสียหาย บริเวณนั้นจะไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ภาวะสมองเสื่อมชนิดต่างๆ ขึ้นอยู่กับบริเวณที่สมองได้รับความเสียหาย ตัวอย่างเช่น ในโรคอัลไซเมอร์ มีระดับโปรตีนบางชนิดสูงทั้งภายในและภายนอกเซลล์สมอง ทำให้เซลล์สมองยากที่จะสื่อสารกันในแต่ละเซลล์