Neuroimagem compreende um poderoso conjunto de instrumentos para diagnosticar as diferentes causas da demência, clarificar a sua neurobiologia, e monitorizar o seu tratamento. A ressonância magnética (RM) retrata alterações de volume com neurodegeneração e inflamação, bem como anomalias na conectividade funcional e estrutural. A rotulação do spin arterial por RM permite a quantificação do fluxo sanguíneo cerebral regional, caracteristicamente alterado na doença de Alzheimer, na doença difusa de Lewy-body, e nas demências frontotemporais. A tomografia por emissão de positrões permite a determinação do metabolismo regional, com anomalias semelhantes ao fluxo, e a medição de β-amilóide e deposição anormal de tau no cérebro, bem como a inflamação regional. Estes instrumentos permitem a quantificação in vivo da maioria das características patológicas observadas nas perturbações causadoras de demência. Importante, permitem o estudo longitudinal destas anomalias, tendo revelado, por exemplo, que a deposição de β-amilóide no cérebro pode anteceder por décadas o início da demência. Assim, abriu-se uma janela terapêutica e a eficácia das imunoterapias dirigidas à remoção de β-amilóide do cérebro de indivíduos assintomáticos está actualmente a ser testada. As imagens de tau e inflamação, ainda na sua infância, combinadas com a genómica, devem fornecer uma visão poderosa sobre estas perturbações e facilitar o seu tratamento.