健康人的腦子隨著衰老會發生一系列退化性的改變，其中腦細胞數量減少是最鮮明的表現，在形態上就是腦子出現萎縮。這種腦萎縮是瀰漫性的，尤以大腦皮層明顯。
人類的大腦皮層特別發達，雖然腦體積比不上很多動物，但基於腦表面發達的溝回(凹進去的叫溝，凸起的叫回)，無形中擴大了表面積，而且神經細胞的密集程度也是其他動物所無法比及的。可是一旦退化，隨著神經細胞數量減少，就會出現腦回縮小及腦溝加深、加寬的改變。
大腦皮層主要由神經細胞構成，解剖斷面上顏色發灰，故又稱灰質皮層。大腦深部的實質主要由緻密的神經纖維構成，解剖斷面上除少數神經細胞聚集的灰質核團外，大部分區域顏色發白，稱為白質。腦萎縮發生時不僅皮層萎縮，腦室也會擴大，即由於大腦白質也發生萎縮的緣故。所以腦室擴大本身也是腦萎縮的一種表現。
患有腦動脈硬化症的病人，由於瀰漫性的慢性腦缺血狀態，使得正常衰老過程中的腦細胞數量減少加速，於是皮層萎縮出現得更早、更快。另一方面，腦動脈硬化者的大腦深部常會有腔隙性腦梗死的發生，這些陸續出現的多發性缺血性病灶無疑會加速腦室擴大的過程。
應當指出，腦動脈硬化症引起的腦萎縮是瀰漫性的，即廣泛、對稱的皮層萎縮和腦室擴大。如果合併缺血性或出血性中風的發生，以後會發現病灶相鄰部腦萎縮明顯，也就是腦梗塞或腦出血之後所見到的侷限性腦萎縮。
