Kandungan lemak tak jenuh tunggal dalam minyak zaitun diketahui dapat membantu menurunkan kadar kolesterol jahat (LDL) dan meningkatkan kolesterol baik (HDL), mengurangi risiko penyakit jantung koroner. Diet Mediterania juga mengandung asam lemak omega-3 yang bermanfaat untuk menjaga kesehatan jantung dan otak. Omega-3 memiliki efek anti-inflamasi dan dapat membantu menjaga fungsi pembuluh darah serta memperbaiki struktur sel otak. 

Selain manfaat bagi kesehatan jantung, diet ini juga memiliki dampak positif pada kesehatan otak. Nutrisi yang terkandung dalam diet Mediterania, seperti vitamin E, vitamin C, dan senyawa antioksidan lainnya, memiliki potensi dalam melindungi otak dari kerusakan oksidatif yang terkait penuaan dan perkembangan penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer. Pola makan ini juga dikaitkan dengan peningkatan kognisi dan fungsi otak yang lebih baik pada usia lanjut. Dengan mengonsumsi makanan bergizi dan seimbang sebagaimana dalam diet Mediterania, seseorang dapat memelihara kesehatan jantung yang optimal serta melindungi dan meningkatkan fungsi otak dalam jangka panjang.