Le fibrille hanno composizione chimica molto varia in quanto il peptide amiloidogenico che rappresenta la parte più esterna di esse (pari al 95%) deriva dalla deposizione di una proteina precursore differente a seconda della patologia in questione, che assume una conformazione β-fibrillare non solubile. Questo può avvenire o per una mutazione al gene della proteina, che così assume una scorretta conformazione, o per l'azione di una proteasi che porta a clivaggio errato.