La característica esencial de una demencia consiste en el desarrollo de múltiples déficits cognoscitivos que incluyen un deterioro de la memoria y al menos una de las siguientes alteraciones cognoscitivas: afasia, apraxia, agnosia o una alteración de la capacidad de ejecución. La alteración es lo suficientemente grave como para interferir de forma significativa las actividades laborales y sociales y puede representar un déficit respecto al mayor nivel previo de actividad del sujeto. Si los déficits cognoscitivos se presentan exclusivamente durante el delirium, no debe realizarse el diagnóstico de demencia. Sin embargo, el diagnóstico de demencia y delirium podrá establecerse si la demencia está presente a veces, en ausencia del delirium. La demencia puede estimarse etiológicamente relacionada con una enfermedad médica, con los efectos persistentes del consumo de sustancias (incluyendo la exposición a tóxicos) o con la combinación de ambos factores.

Para establecer el diagnóstico de demencia se requiere que el deterioro de la memoria sea el síntoma más precoz y prominente. Los sujetos con demencia tienen deteriorada la capacidad para aprender información nueva y olvidan el material aprendido previamente. Ambos tipos de deterioro de la memoria están presentes en los sujetos con demencia, aunque a veces en el curso de la enfermedad puede ser difícil demostrar la pérdida del material aprendido previamente.

Los sujetos con demencia pueden perder objetos de valor como la cartera o las llaves, olvidan la comida que están cocinando y pueden perderse en barrios con los que no están familiarizados.
En las formas avanzadas el deterioro de la memoria es tan intenso, que el sujeto olvida su ocupación, el grado de escolarización, los aniversarios, los familiares o, en ocasiones, incluso su propio nombre.

Se puede examinar la memoria preguntando al sujeto acerca de su capacidad para registrar, retener, recordar y reconocer información. La capacidad para aprender información nueva puede valorarse dándole una lista de palabras para que se las aprenda. Se pide al sujeto que repita la lista de palabras (capacidad de registro), que recuerde la información después de un ligero retraso de unos minutos (capacidad de retención y recuerdo) y que reconozca palabras de una larga lista (capacidad de reconocimiento). Los sujetos con dificultades para aprender información nueva no pueden ser ayudados con pistas o anotaciones (p. ej., preguntas de elección múltiple), ya que no aprendieron el material inicialmente.

Por el contrario, los sujetos con déficit primarios de evocación pueden ser ayudados con pistas o anotaciones, ya que el deterioro está en la capacidad para acceder a su memoria. La memoria a largo plazo puede ser examinada preguntando al sujeto si recuerda información personal o material que encuentre de interés (p. ej., política, deportes, entretenimiento). Es útil determinar (a través del sujeto y de los informantes) el impacto de las alteraciones de la memoria en la actividad del sujeto (p. ej., capacidad para el trabajo, ir de compras, cocinar, pagar facturas, volver a casa sin haberse perdido). El deterioro del lenguaje (afasia) puede manifestarse por dificultades en la pronunciación de nombres de sujetos y objetos. El lenguaje puede ser vago o vacío, con largos circunloquios y uso de términos de referencia indefinida como “cosa” y “ello”. Pueden estar comprometidas tanto la comprensión del lenguaje hablado y escrito como la repetición del lenguaje.
En las fases avanzadas de demencia los sujetos pueden enmudecer o presentar un patrón de lenguaje deteriorado, caracterizado por ecolalia (p. ej., repite lo que oye) o palilalia (p. ej., repetir sonidos o palabras una y otra vez).

Los sujetos con demencia pueden presentar apraxia (p. ej., deterioro de la capacidad de ejecución de las actividades motoras, a pesar de que las capacidades motoras, la función sensorial y la comprensión de la tarea a realizar están intactas). Su capacidad en el uso de objetos (p. ej., usar un cepillo para peinarse) podría estar deteriorada, así como la actividad constructiva de actos motores conocidos (p. ej., movimiento de la mano para decir adiós). La apraxia puede conducir a déficit en cocinar, vestir y dibujar. Las alteraciones de las habilidades motoras se examinan pidiendo al sujeto que ejecute funciones motoras (p. ej., mostrando cómo se limpia los dientes, copiando figuras tridimensionales, que ensamble cubos o que haga con palillos figuras de acuerdo con modelos específicos).
Los sujetos con demencia pueden presentar agnosia (p. ej., fallos en el reconocimiento o identificación  de objetos, a pesar de que la función sensorial está intacta). Por ejemplo, el sujeto puede tener una agudeza visual normal, pero ha perdido la capacidad para reconocer objetos como sillas o lápices. En ocasiones es incapaz de reconocer a sus familiares o incluso su propia imagen en el espejo. De forma parecida, puede tener una sensación táctil normal, pero ser incapaz de identificar por el tacto objetos colocados en sus manos (p. ej., monedas o llaves). Las alteraciones de la actividad constructiva (de ejecución) son manifestaciones habituales de la demencia y pueden estar especialmente relacionadas con trastornos del lóbulo frontal o de las vías subcorticales asociadas. La actividad de ejecución implica la capacidad para el pensamiento abstracto y para planificar, iniciar, secuenciar, monitorizar y detener un comportamiento complejo. El deterioro del pensamiento abstracto puede manifestarse por la incapacidad para afrontar situaciones nuevas y evitar situaciones que requieran el procesamiento de información nueva y compleja.