在基因治療中迄今所應用的目的基因轉移方法可分為兩大類：病毒方法和非病毒方法。基因轉移的病毒方法中，RNA和DNA病毒都可用為基因轉移的載體。常用的有反轉錄病毒載體和腺病毒載體。轉移的基本過程是將目的基因重組到病毒基因組中，然后把重組病毒感染宿主細胞，以使目的基因能整合到宿主基因組內。非病毒方法有磷酸鈣沉淀法、脂質體轉染法、顯微注射法等。
目的基因的表達是基因治療的關鍵之一。為此，可運用連鎖基因擴增等方法適當提高外源基因在細胞中的拷貝數。在重組病毒上連接啟動子或增強子等基因表達的控制信號，使整合在宿主基因組中的新基因高效表達，產生所需的某種蛋白質。
為避免基因治療的風險，在應用于臨床之前，必須保證轉移-表達系統絕對安全，使新基因在宿主細胞表達后不危害細胞和人體自身，不引起癌基因的激活和抗癌基因的失活等，尤其是在將反轉錄載體用于基因轉移時，必須在應用到人體前預先在人骨髓細胞、小鼠體內和靈長類動物體內進行類似的研究，以確保治療的安全性。