HIV的基因组由2条相同的正链在5’-端通过氢键相互连接在一起，形成二聚体.病毒基因组全长约9700碱基，含有gag，pol，env3个结构基因以及tat，rev，nef，vif，vpr，vpu/vpx6个调节基因.在病毒基因组的5’-端和3’-端各有相同的一段核苷酸序列，称为长末端重复序列（LTR）.①gag基因：编码-ps5的蛋白前体.经蛋白酶裂解形成病毒的核衣壳蛋白（p7），内膜蛋白（p17）和核衣壳蛋白（p24）.其中p24特异性最高，与多数其他逆转录病无抗原性关系.HIV-1与HIV-2的p24则有轻度交叉反应.②env基因：编码gp120和gp41两种包膜糖蛋白.gp120是病毒体与宿主细胞表面的CD4分子结合的部位.gp41具有介导病毒包膜与宿主细胞膜融合的作用.③pol基因：编码逆转录酶（p66/p51），蛋白水解酶和整合酶.逆转录酶具有多聚酶和核酸内切酶的功能，与病毒复制有关.④LTR：是病毒基因组两端重复的一段核苷酸序列，含有起始子，增强子，TATA序列，以及多个与病毒及细胞调节蛋白反应的区域，对病毒基因组转录的调控起关键作用.
在6个调节基因中其中3个调节基因的功能最为重要.①tat基因：编码的产物是一种反式激活的转录因子，与LTR上的应答元件结合后能启动及促进病毒基因的mRNA转录.②rev基因：编码的产物是一种转录后的反式激活因子，其作用是促进大分子量mRNA从胞核向胞质转运，增加结构蛋白的合成.③nef基因：编码负调节蛋白，对病毒的结构蛋白和调节蛋白的表达均有下调节作用.在HIV感染的细胞中，tat，rev和nef基因产物对HIV表达的正调节和负调节，对维持HIV在细胞中复制的平衡，控制HIV的潜伏或大量复制有重要意义.
HIV基因组还有vif，vpu和vpr3个调节基因，vif编码产物与病毒体的感染性有关，vpu产物与病毒体的装配，成熟和释放有关，而vpr产物是一种弱转录激活因子.