Akdeniz diyeti, beyin sağlığını korumak için de oldukça faydalıdır. Diyette yer alan omega-3 yağ asitleri ve antioksidanlar, bilişsel işlevleri destekler ve Alzheimer gibi nörolojik hastalıkların riskini azaltır. Araştırmalar, Akdeniz diyeti uygulayan kişilerin daha düşük demans riski taşıdığını ve ileri yaşlarda daha sağlıklı bir beyin yapısına sahip olduğunu ortaya koymaktadır.