Причини погіршення пам'яті можуть бути пов'язані безпосередньо з ураженням головного мозку. До них відносяться такі ураження, як черепно-мозкова травма, інсульт, онкологічні захворювання головного мозку. Погіршення роботи мозку може бути через захворювання інших органів та систем органів.
Насамперед провали в пам'яті можуть виникати при старечій, або сенільній, деменції. При деменції виникає дифузне ураження кори мозку (наприклад, при хворобі Альцгеймера) або підкіркових структур мозку (хвороба Паркінсона, хорея Гентінгтона, розсіяний склероз, енцефалопатія).
Короткочасний розлад пам'яті ("провали" пам'яті), за якого втрачаються лише спогади про певний проміжок часу. Інших порушень вищих функцій мозку немає. Виникають внаслідок черепно-мозкових травм, епілепсії, зловживання алкоголем.