艾滋病病毒的基因組是兩條相同的正鏈RNA，全長約9.7千堿基對（kb），包裹在一個病毒蛋白殼內，核衣殼外周是來源于宿主細胞膜的磷酸脂質雙層，也包括病毒編碼的膜蛋白。
艾滋病病毒基因組兩端長末端重復序列發揮著調節病毒基因整合、表達和病毒復制的作用。基因組含有3個結構基因gag、pol和env，2個調節基因（tat反式激活因子、rev毒粒蛋白表達調節因子），4個輔助基因（nef負調控因子、vpr病毒蛋白r、vpu病毒蛋白和vif病毒感染因子）。其中gag基因序列編碼核殼蛋白；env基因序列編碼病毒感染細胞所必須的兩種糖蛋白，即包膜糖蛋白gp120和gp41；pol基因序列編碼病毒復制所必須的酶，即逆轉錄酶、結合酶和病毒蛋白酶。
由于反轉錄酶無校正功能，出現隨機變異，病毒體內復制頻率高，病毒DNA與宿主DNA間存在基因重組，會出現耐藥性。這使得艾滋病病毒成為一種變異性很強的病毒。其各部分基因變異強度不同，其中env基因最容易發生變異。
HIV-2和HIV-1核苷酸序列差異較大，僅有40%～50%相同。但是二者的基因結構基本相同，只是HIV-2沒有vpu基因，而存在vpx基因。
我國人類免疫缺陷病毒的主要流行株為HIV-1，目前已發現10種亞型，流行的主要亞型是AE重組型和BC重組型。