A herdabilidade genética da doença de Alzheimer (e seus componentes de memória), com base em análises de estudos com gêmeos e famílias, varia de 49% a 79%. Cerca de 0,1% dos casos são formas familiares de herança dominante autossômica (não relacionada ao sexo ), que ocorrem antes dos 65 anos. Essa forma da doença é conhecida como doença de Alzheimer familiar de início precoce. A maioria da DA familiar autossômica dominante pode ser atribuída a mutações em um dos três genes: aqueles que codificam a proteína precursora de amilóide (APP) e as presenilinas 1 e 2. A maioria das mutações nos genes APP e presenilina aumenta a produção de uma pequena proteína chamada Aβ 42, que é o principal componente das placas senis.  Algumas das mutações apenas alteram a proporção entre Aβ42 e as outras formas principais – particularmente Aβ40 – sem aumentar os níveis de Aβ42. Dois outros genes associados à doença de Alzheimer autossômica dominante são ABCA7 e SORL1 .

A maioria dos casos da doença de Alzheimer não apresenta herança autossômica dominante e é denominada DA esporádica, na qual diferenças ambientais e genéticas podem atuar como fatores de risco. O fator de risco genético mais conhecido é a herança do alelo ε4 da apolipoproteína E (APOE).  Entre 40 e 80% das pessoas com DA possuem pelo menos um alelo APOEε4. O alelo APOEε4 aumenta o risco da doença em três vezes em heterozigotos e em 15 vezes em homozigotos. Como muitas doenças humanas, efeitos ambientais e modificadores genéticos resultam em penetração incompleta. Por exemplo, certas populações nigerianas não mostram a relação entre a dose de APOEε4 e a incidência ou idade de início da doença de Alzheimer observada em outras populações humanas.  As primeiras tentativas de rastrear até 400 genes candidatos para associação com DA esporádica de início tardio (LOAD) resultaram em um baixo rendimento. Estudos mais recentes de associação em todo o genoma (GWAS) descobriram 19 áreas em genes que parecem afetar o risco.  Esses genes incluem: CASS4 , CELF1 , FERMT2 , HLA-DRB5 , INPP5D , MEF2C , NME8 , PTK2B, SORL1 , ZCWPW1 , SLC24A4 , CLU , PICALM , CR1 , BIN1 , MS4A , ABCA7 , EPHA1 e CD2AP .

Alelos no gene TREM2 foram associados a um risco 3 a 5 vezes maior de desenvolver a doença de Alzheimer. Um mecanismo de ação sugerido é que, em algumas variantes do TREM2, os glóbulos brancos do cérebro não são mais capazes de controlar a quantidade de beta amilóide presente. Muitos SNPs estão associados ao Alzheimer com um estudo de 2018 que adicionou 30 SNPs ao diferenciar a DA em 6 categorias, incluindo memória, linguagem, funcionamento visuoespacial e executivo.