Ma il caso sicuramente più importante nella carriera di Alzheimer è quello della signora Augusta D., che arriva alla clinica il 26 novembre 1901. Subito, Alzheimer si accorge che la donna ha qualcosa di anomalo[10]. Augusta D. ha circa 50 anni, ed è moglie di un impiegato delle ferrovie. Presenta disorientamento e allucinazioni, perdita di memoria e, soprattutto vistose ossessioni di gelosia verso il marito. Dal punto di vista fisico non presenta alcun tipo di anomalie se non un'insufficienza di peso, le pupille reagiscono bene e sono presenti i riflessi patellari[11]. È anche violenta con gli altri ricoverati della clinica, così viene isolata, è perplessa e paurosa ad ogni visita dell'illustre dottore[12]. Alzheimer si rende subito conto che questa paziente rappresenta un caso fondamentale per la scienza, tanto da ordinare di farle molte foto per documentare al meglio il decorso. Alzheimer prescrive bagni caldi e diete per alleviare agitazione ed insonnia; ma in taluni casi risultano di fondamentale importanza i sonniferi. Augusta D. grida e picchia non appena la si vuole visitare; la sua agitazione si manifesta nel vagare costantemente, nell'agire a casaccio e, soprattutto, nel lamentarsi. Si riscontrano, inoltre, difficoltà nel trovare termini tecnici, disturbi della scrittura. Augusta D. muore l'8 aprile 1906: dall'autopsia, Alzheimer nota come il cervello sia uniformemente atrofico senza macroscopici focolai; i vasi cerebrali più grandi presentano alterazioni arteriosclerotiche, alterazioni delle fibrille nervose. Ciò viene riferito il 3 novembre del 1906, durante la 37a Assemblea degli psichiatri tedeschi del sud a Tubinga, e viene accolto in maniera scettica: nessuno presenta osservazioni o chiede chiarimenti.

Gli studi successivi, condotti dallo stesso Alzheimer e dai suoi collaboratori (tra cui il friulano Gaetano Perusini), permisero di definire meglio alcuni profili clinici ed anatomopatologici di tali processi[13].