La metilación de citosina en el ADN es un mecanismo epigenético principal que subyace a la transcripción durante el desarrollo y el envejecimiento. La creciente evidencia sugiere que la metilación del ADN desempeña un papel crítico en la función cerebral, incluyendo la neurogénesis, la diferenciación neuronal, la sinaptogénesis, el aprendizaje y la memoria. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la metilación aberrante del ADN en las enfermedades neurodegenerativas siguen siendo poco claros. En esta revisión, proporcionamos una visión general de la contribución de la 5-metilcitosina (5mC) y la 5-hidroxicitosina (5hmC) al desarrollo y envejecimiento del cerebro, con un enfoque en los roles de los cambios dinámicos de 5mC y 5hmC en la patogénesis de las enfermedades neurodegenerativas, particularmente la enfermedad de Alzheimer (EA), la enfermedad de Parkinson (EP) y la enfermedad de Huntington (EH). La identificación de sitios de metilación aberrante del ADN podría proporcionar candidatos potenciales para estrategias diagnósticas y terapéuticas basadas en la epigenética para las enfermedades neurodegenerativas.