阿尔茨海默病的诊断一般透过病史收集和行为观察获得。临床医师可透过观察患者神经学及神经心理学上的特征，并排除其他诊断（英语：Diagnosis of exclusion）来佐证诊断。一些医学影像技术，可以协助排除其他大脑病变或痴呆症亚型。此外，医学影像也可以用于预测从轻微认知失调到阿尔茨海默病的转变。

神经心理学评估（英语：Neuropsychological assessment）（包括记忆测试）可以进一步鉴别疾病状态，医学组织已经为临床医师建立诊断标准以简化及标准化诊断程序。阿尔茨海默病最准确的诊断方法为尸体病理解剖，直接取得脑组织，经由组织学免疫染色法进行确认诊断。

诊断标准

美国神经与沟通疾患及中风研究院（英语：National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke）（NINCDS，现改名为美国神经与中风研究院）及阿尔茨海默病及相关疾病协会（英语：Alzheimer's Disease and Related Disorders Association）（ADRDA）于1984年制定了NINCDS-ADRDA阿尔茨海默病诊断标准（英语：NINCDS-ADRDA Alzheimer's Criteria），为目前最常用的诊断标准之一，最新一版于2007年更新。临床诊断标准包含认知功能损害（英语：Developmental disability）、疑似痴呆症状，并经由神经心理学评估（英语：Neuropsychological assessment）确认。

脑组织的显微镜检可以提供阿尔茨海默病的组织病理学（英语：histopathologic）确认诊断。上述的诊断标准在借由组织病理学进行评估后，显示该标准的信度及效度都不错。阿尔茨海默病最常损害的八个智能区块为记忆、语言、知觉、注意力、动作技能、定向力（英语：orientation (mental)）、问题解决能力、执行能力等。这些问题在NINCDS-ADRDA诊断标准及美国精神医学学会发行的《精神疾病诊断与统计手册》（DSM-IV-TR）皆有提到。

检测技术

简短智能测验（MMSE）等神经心理学检查（英语：Neuropsychological test）常被用于评估认知功能障碍，以利于后续诊断。若要取得更可信的结果，可以进行更全面的测试，特别是在疾病初期的患者。除非有明显的认知功能障碍，神经学检察（英语：Neurological examination）结果在疾病初期一般会呈现正常，可能无法与其他疾病做出鉴别，包含其他原因造成的痴呆症。

进一步的神经学检查对于阿尔茨海默病的鉴别诊断相当重要，与家人会谈也有助于评估病情。主要照护人能够提供患者日常活动功能的重要资讯，以及病人心智功能（英语：mental function）下降的情形。由于患者通常自己无法查觉自身的异状（英语：anosognosia），因此旁观者的观点对于疾病的评估相当重要。但在痴呆症初期时，家人通常也无法察觉病人的症状，而无法提供医师准确的资讯。

辅助性检查可以提供一些额外资讯，以利排除其他诊断。血液检查也可以协助排除阿尔茨海默病以外的诊断，偶见有些病因是可以治愈的。常见的血检项目包含甲状腺功能测试（英语：thyroid function tests）、维生素B12、梅毒检测、代谢性疾病检查（如肾功能检查、电解质水平，以及糖尿病检查）、重金属水平，以及贫血等等。另外也必须谵妄的可能性。

针对抑郁症的心理测验也建议进行，因为阿尔茨海默病常同时伴随抑郁症状（英语：Depression of Alzheimer disease），也是认知功能损伤的早期症状之一，甚至是原因。

影像学

电脑断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）、单光子电脑断层摄影（英语：Single-photon emission computed tomography）（SPECT），和正子电脑断层摄影（PET）等高阶医学影像技术，可以协助排除脑膜瘤（英语：meningioma）、硬膜下出血等其他脑部疾病或痴呆症亚型。此外，医学影像也可以用于预测从轻微认知失调到阿尔茨海默病的转变。海马回计量（Hippocampal volumetry）的诊断价值或许较高，但大多数医院不易取得。目前核磁共振已经有影像评分系统，可以协助识别皮质萎缩的区域。

C-PIB正子照影（C-PIB PET）在疾病初期的准确率不高，因此不建议用于早期诊断，或预测轻度知能障碍患者进展到阿尔茨海默病的机会。¹⁸F-FDG正子照影（¹⁸F-FDG PET）在预测阿尔茨海默病的发生机会上也没有实证支持。