Vi sono prove crescenti di un ruolo protettivo dei fattori nutrizionali sul declino cognitivo. Molti studi hanno riportato un effetto preventivo di modelli alimentari specifici, in particolare della dieta mediterranea (MD), sul rischio di declino cognitivo, ma sono disponibili solo prove limitate sui suoi effetti sulle prestazioni neuropsicologiche. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare la relazione tra alimentazione e performance cognitive in una fragile popolazione anziana che vive nel Nord Italia. In questo studio è stato studiato l'impatto del modello dietetico mediterraneo sulle prestazioni cognitive in una popolazione anziana fragile (n = 140). La modellazione di equazioni strutturali è stata applicata per evidenziare l'interrelazione tra tre domini cognitivi: i) Fluenza verbale; ii) Funzione di attenzione/esecutiva; iii) Memoria e due fattori della Dieta Mediterranea: i) Alimentazione; ii) Attività antropometrica/fisica. Inoltre, è stata eseguita l'analisi delle corrispondenze multiple per rilevare il cibo e i nutrienti con la più alta associazione con la MD e lo stato nutrizionale. Nel nostro campione, il 54% dei soggetti ha un'aderenza medio-alta alla MD e solo il 4% ha un rischio di malnutrizione. La variabile Nutrizione è risultata significativamente associata (p < 0.001) al dominio cognitivo Attenzione/funzione esecutiva, con un aumento della Nutrizione direttamente associato ad una migliore performance in Attenzione/funzione esecutiva. Questo studio fornisce prove preliminari di un'associazione tra buono stato nutrizionale, correlato ad un'elevata aderenza al MD, e performance cognitive in una popolazione anziana non clinica che vive nel Nord Italia.